QCL頻率梳或是Wi-Fi的未來(lái)

　　當前Wi-Fi和蜂窩數據流量呈指數級增長(cháng)，但是除非無(wú)線(xiàn)鏈路容量切實(shí)實(shí)現了增加，那么指數級增長(cháng)的流量勢必會(huì )導致很多問(wèn)題。而即將推出的5G網(wǎng)絡(luò )也只是一個(gè)暫時(shí)性解決方案。

　　研究人員目前正通過(guò)對太赫茲頻率 - 電磁波頻譜的亞毫米波長(cháng)進(jìn)行研究，以便研究出長(cháng)期解決方案。以太赫茲頻率傳輸的數據可以比現在的無(wú)線(xiàn)速度快數百倍。

　　哈佛大學(xué)工程和應用科學(xué)學(xué)院(SEAS)研究人員發(fā)現，量子級聯(lián)激光器中的紅外頻率梳可以提供一種產(chǎn)生太赫茲頻率的新方法。他們還發(fā)現了量子級聯(lián)激光器(QCL)頻率梳的一種新現象，這種頻率梳可以使這些設備充當有效編碼信息的集成發(fā)射器或接收器。

　　應用物理學(xué)教授Federico Capasso表示：“這項研究工作代表了激光器操作方式的完整范式轉變。這種新現象能將激光器(一種以光學(xué)頻率工作的設備)轉換為微波頻率的高級調制器，這對于有效利用通信系統中的帶寬具有極大的技術(shù)意義?！?/p>

　　頻率梳是廣泛使用的高精度工具，用于測量和檢測不同頻率的光。與發(fā)射單一頻率的傳統激光器不同，頻率梳可同時(shí)發(fā)射多個(gè)頻率，均勻間隔以類(lèi)似于梳齒。光學(xué)頻率梳用于包括從測量特定分子指紋到探測遠處的系外行星。

　　而該SEAS研究代表了激光器操作方式的完整范式轉變。然而，研究人員對激光的光輸出不感興趣。

　　SEAS博士后研究員兼該論文的第一作者M(jìn)arco Piccardo指出：“我們對激光器內部、激光器的電子框架的變化有很大的興趣。我們首次展示了光波長(cháng)的激光器可以作為微波器件運作?！?/p>

　　在該激光器內，不同頻率的光同步運作可產(chǎn)生微波輻射。研究人員發(fā)現，激光腔內的光會(huì )使電子以微波頻率振蕩，而這些頻率都在通信頻譜內?？梢詮耐獠繉@種振蕩進(jìn)行調制以將信息編碼到載波信號上。Capasso表示，如果操作妥當，QCL就是自然的頻率梳。Capasso指出：“我們稱(chēng)之為諧波梳。它們不是非常接近的模式，而是相距甚遠。而且它們還是可調的，這就為我們的研究開(kāi)辟了一個(gè)全新的視角。以前從未在激光器中證明過(guò)這種功能。我們已經(jīng)證明，激光器可以充當所謂的正交調制器，允許通過(guò)單個(gè)頻率信道同時(shí)發(fā)送兩條不同的信息，并在通信鏈路的另一端成功實(shí)現信息的檢索?！?/p>

　　哈佛技術(shù)開(kāi)發(fā)辦公室對與該項目有關(guān)的知識產(chǎn)權實(shí)行了包括措施 ，并正在探索商業(yè)化機會(huì )。

　　Capasso表示：“目前，由于帶寬有限，太赫茲光源有很大的局限性。這一發(fā)現為頻率梳開(kāi)辟了全新應用領(lǐng)域，或許在不久的將來(lái)會(huì )成為太赫茲無(wú)線(xiàn)通信源?！?/p>

　　相關(guān)研究成果已發(fā)表在Optica期刊上。