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量子カスケードレーザー周波数コムでテラヘルツ波生成、WiFi速度を100倍超へ

ハーバード大学の研究者たちが、量子カスケードレーザー内の赤外線周波数コムを用いてテラヘルツ周波数を生成する新技術を開発しました。この帯域のデータ転送速度は既存無線ネットワークの100倍以上。レーザーが直交変調器として機能することを初めて実証しました。

テラヘルツ帯が鍵を握る

2020年までに500億台以上のWiFi接続デバイスが予想される中、現行無線ネットワーク容量ではボトルネック必至。5G(ミリ波帯、最大20Gbps)は暫定対策。サブミリ波帯であるテラヘルツ周波数(波長1mm〜0.1mm)なら、データ転送速度を100倍以上高速化可能です。

レーザー内部の電子振動を利用した変調

レーザーの複数波長が打ち合ってマイクロ波放射を生成。レーザー空洞内の光が電子を異なるマイクロ波波長で振動させ、これは通信に使われるスペクトルと同一。これら振動を外部変調してキャリア信号にデータをエンコード可能です。レーザーが直交変調器として働く初実証で、1周波数チャネルで2つの異なるデータを同時転送できます。

レーザーにアンテナを統合すれば、無線信号を自由空間へ出力可能。量子カスケードレーザーが一体型変調器・送信機になります。現在テラヘルツ放射源は帯域幅限界がありますが、この研究は次世代無線通信アーキテクチャへ容易に統合可能な新型直交ミキサーへの道を開きます。

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