Ученые смогли использовать звук и свет для сверхбыстрой передачи данных

Что отличает терагерцовые квантовые каскадные лазеры от других лазеров, так это то, что они излучают свет в терагерцовом диапазоне электромагнитного спектра. Они имеют приложения в области спектроскопии, где они используются в химическом анализе.

Лазеры также могут в конечном итоге обеспечить сверхбыструю беспроводную связь с коротким интервалом, где большие наборы данных должны передаваться между исследовательскими центрами в университетах - или в спутниковой связи.

«Этот результат открывает новую область для физики и инженерии, которая может иметь реальные технологические приложения», - говорит профессор Тони Кент из Университета Ноттингема.

Чтобы иметь возможность отправлять данные с этими увеличенными скоростями, лазеры должны модулироваться очень быстро: включаться и выключаться или пульсировать около 100 миллиардов раз в секунду.

Инженеры и ученые до сих пор не могли разработать способ достижения этого.

Исследовательская группа ученых из Университета Лидса и Университета Ноттингема считает, что она нашла способ обеспечить сверхбыструю модуляцию, комбинируя силу акустических и световых волн.

Джон Каннингем, профессор наноэлектроники в Школе электроники и электротехники в Лидсе, сказал:

«Это захватывающее исследование. В настоящее время система для модуляции квантового каскадного лазера имеет электрический привод, но эта система имеет ограничения. По иронии судьбы, та же электроника, которая обеспечивает модуляцию, обычно тормозит скорость модуляции. Механизм, который мы разрабатываем, основан на акустических волнах».

Квантовый каскадный лазер очень эффективен. Когда электрон проходит через оптический компонент лазера, он проходит через серию «квантовых ям», где уровень энергии электрона падает и излучается фотон или импульс световой энергии. Один электрон способен излучать несколько фотонов. Именно этот процесс контролируется во время модуляции.

Вместо использования внешней электроники, исследователи использовали акустические волны, чтобы вибрировать квантовые ямы внутри квантового каскадного лазера. Акустические волны генерировались при воздействии импульса другого лазера на алюминиевую пленку. Это заставило пленку расширяться и сжиматься, посылая механическую волну через квантовый каскадный лазер, пишет University of Leeds.

Тони Кент, профессор физики в Ноттингеме, сказал:

«По сути, мы использовали акустическую волну для встряхивания сложных электронных состояний внутри квантового каскадного лазера. Затем мы могли видеть, что его терагерцовая мощность света изменялась акустической волной. Этот результат открывает новую область для физики и инженерии, объединяющуюся в исследовании взаимодействия терагерцового звука и световых волн, которые могут иметь реальные технологические приложения».