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哈佛大學研究人員制成激光射頻發射器

  據美國每日科學網站近日報道,美國哈佛大學研究人員研制出了一種可無線發射、調制微波並接收外部射頻信號的激光器,並首次將激光器用作射頻發射器和接收器,無線傳送了著名歌手迪恩·馬丁的經典歌曲《Volare》。這項研究爲超高速WiFi和新型混合電子—光子器件鋪平了道路。

  最新成果建立在研究團隊之前工作的基礎上,團隊由論文高級作者、應用物理教授費德裏科·卡帕索領導。2017年,他們發現,量子級聯激光器中的紅外線頻率梳可用于産生太赫茲頻率,這是電磁頻譜的亞毫米波段,能以比如今的無線平台快幾百倍的速度傳輸數據。2018年,他們發現,量子級聯激光器頻率梳也可作爲集成化的發射器或接收器,有效編碼信息。

  現在,他們找到了一種從激光頻率梳中提取和傳輸無線信號的方法。

  與發射單一頻率光的傳統激光器不同,激光頻率梳可同時發出多個頻率的光線。這些光線之間間隔均勻,看起來像梳齒一樣。而且,在激光器內部,不同頻率的光線結合到一起産生了微波輻射。

  爲了發射微波信號,該設備所需的第一個東西就是天線。所以,研究人員在設備的頂部電極上蝕刻出一個缺口,創造出一個偶極子天線。接下來,他們調制頻率梳,在微波輻射(激光器使用不同頻率的光一起拍打産生)上編碼信息。然後,他們使用天線,微波從設備輻射出來,包含編碼信息。射頻信號由天線接收、過濾並發送到計算機。

  研究人員還證明了激光射頻可以接收信號。他們能使用來自其他設備的微波信號遠程控制激光器的行爲。

  研究者表示:“這種多功能一體化的集成設備非常適合未來的無線通信。雖然距離實現太赫茲無線通信的夢想還有一段路要走,但這項研究爲實現這個目標提供了一幅清晰的路線圖。”
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