Первый в мире лазерный радиопередатчик или первый шаг к сверхскоростному терагерцевому Wi-Fi

Исследователи Гарвардской школы технических и прикладных наук им. Джона А. Полсона (Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences - SEAS) первыми в мире использовали полупроводниковый лазер для создания канала связи. Гибридное электронно-фотонное устройство использует лазер для генерации и передачи микроволновых сигналов и в один прекрасный день может привести к появлению нового типа высокочастотной беспроводной связи.

Слушать, как Дин Мартин (Dean Martin) исполняет свою известную композицию "Volare" из динамика компьютера, может показаться совершенно обычной вещью, но когда вы знаете, что это первая радиопередача с использованием лазерной технологии, то вы испытываете совсем другие эмоции. Новое устройство, разработанное командой из SEAS, работает при помощи инфракрасного лазера, разделенного на пучки с разными частотами. Если обычный лазер генерирует луч на одной частоте, словно скрипка, играющая точную ноту, то созданный учеными прибор излучает множество лучей с разными частотами, которые равномерно распределены в потоке, как зубья расчески для волос, что и дало оригинальное название прибора - инфракрасная лазерно-частотная расческа (infrared laser frequency comb).

В 2018 году команда SEAS обнаружила, что "зубья" лазерной расчески могут резонировать друг с другом, вызывая колебания электронов в резонаторе лазера в виде микроволновых частотах в радиодиапазоне. В верхнем электроде устройства есть протравленная прорезь, которая работает как дипольная антенна и выступает в роли передатчика. Изменяя параметры лазера (модулируя его), команда смогла закодировать цифровые данные в микроволновом излучении. Затем сигнал был передан до точки приема, где он был пойман рупорной антенной, подвергнулся фильтрации и декодированию при помощи компьютера.

"Это интегрированное устройство "все в одном" имеет большие перспективы для беспроводной связи", - говорит Марко Пиккардо (Marco Piccardo), научный сотрудник SEAS. "Хотя мечта о беспроводной связи в терагерцевом диапазона еще далека до воплощения, это исследование дает нам четкую дорожную карту, показывающую куда нам нужно двигаться".

В теории подобный лазерный передатчик можно будет использовать для передачи сигнала на частоте 10-100 ГГц и вплоть до 1 ТГц, что в перспективе позволит передавать данные на скоростях до 100 Гбит/c.

Исследование было опубликовано в научном журнале PNAS.