レーザーはマイクロ波を放射し、外部無線周波数信号を受信できるようになりました

科学者は半導体レーザーを介して情報を送受信します。
この研究は、ハイブリッド電子音声機器や超高速Wi-Fiの開発に役立つ可能性があります。

半導体レーザーなどのコヒーレント光源は、等間隔の離散周波数の線を含むスペクトルを作成できます。計測学や分光法を含む多くの周波数コムアプリケーションは、これらのレーザーの出力を直接使用します。マイクロ波フォトニクスでは、周波数コムの出力が高速光検出器に送信され、マイクロ波の生成に使用されます。

2017年、ハーバード大学の研究チームは、テラヘルツ周波数が量子カスケードレーザーの赤外線周波数コムを介して生成できることを発見しました。 2018年に、彼らはこれらの周波数コムが統合された受信機または送信機としても機能し、データを効率的にエンコードできることを発見しました。

今、彼らは量子カスケードレーザー周波数コムから無線信号を抽出して送信できる方法を発見しました。この作業では、マイクロ波をワイヤレスで放射および変調し、無線周波数で信号を受信できるレーザーを実証することができました。この調査結果は、ハイブリッド電子音声機器や超高速Wi-Fiの開発に役立つ可能性があります。

どのように機能しますか？

従来のレーザーは同じ周波数の光を放射しますが、レーザー周波数コムは同時に複数の周波数を放射することができます。これらの周波数は等間隔で、櫛の歯に似ています。

レーザー内では、異なる周波数が一緒にビートしてマイクロ波放射を生成します。レーザーキャビティ内の光により、電子は通信スペクトル内にある周波数で振動します。

参照：PNAS | DOI：10.1073 / pnas.1903534116 |ハーバードSEAS

チームは、マイクロ波信号にデータを入れてワイヤレスで送信できる新しいデバイスを開発しました。これを行うために、彼らはデバイスの上部電極にギャップをエッチングすることによってダイポールアンテナを作成しました。

デバイスは、周波数コムを使用して、マイクロ波をワイヤレスで放射および変調します。レーザーから放出される「ビート」は絵画に似ています（右）。 |礼儀マルコピカルド/ハーバードSEAS

マイクロ波放射に関するデータをエンコードするために、研究者は周波数コムを変調しました。放射は、ダイポールアンテナを介してデバイスから送信されます。次にホーンアンテナが無線信号を受信し、それが最終的にフィルタリングされてコンピュータに送信されます。

レーザーラジオも信号を受信できます。これを実証するために、研究者は別のデバイスからの信号を使用してレーザーの動作をワイヤレスで制御しました。彼らはワイヤレスで受信機に曲を送りました。

参照：どのような条件下でナノレーザーは真のレーザーとして適格ですか？

全体として、この技術は将来の無線通信に非常に役立つ可能性があります。テラヘルツ無線通信の実現にはまだほど遠いですが、この作業は、そこに到達する方法を説明する優れたロードマップを提供します。

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