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有望實(shí)現(xiàn)超高速無線通信

該裝置使用頻率梳狀激光器來無線發(fā)射和調(diào)制微波。研究人員用其無線傳送了一首歌。圖片來源：每日科學(xué)網(wǎng)站
科技日?qǐng)?bào)北京5月7日電 （記者劉霞）據(jù)美國每日科學(xué)網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，美國哈佛大學(xué)研究人員研制出了一種可無線發(fā)射、調(diào)制微波并接收外部射頻信號(hào)的激光器，并首次將激光器用作射頻發(fā)射器和接收器，無線傳送了著名歌手迪恩·馬丁的經(jīng)典歌曲《Volare》。這項(xiàng)研究為超高速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(tuán)隊(duì)之前工作的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)由論文高級(jí)作者、應(yīng)用物理教授費(fèi)德里科·卡帕索領(lǐng)導(dǎo)。2017年，他們發(fā)現(xiàn)，量子級(jí)聯(lián)激光器中的紅外線頻率梳可用于產(chǎn)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臺(tái)快幾百倍的速度傳輸數(shù)據(jù)。2018年，他們發(fā)現(xiàn)，量子級(jí)聯(lián)激光器頻率梳也可作為集成化的發(fā)射器或接收器，有效編碼信息。

現(xiàn)在，他們找到了一種從激光頻率梳中提取和傳輸無線信號(hào)的方法。

與發(fā)射單一頻率光的傳統(tǒng)激光器不同，激光頻率梳可同時(shí)發(fā)出多個(gè)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(nèi)部，不同頻率的光線結(jié)合到一起產(chǎn)生了微波輻射。

為了發(fā)射微波信號(hào)，該設(shè)備所需的第一個(gè)東西就是天線。所以，研究人員在設(shè)備的頂部電極上蝕刻出一個(gè)缺口，創(chuàng)造出一個(gè)偶極子天線。接下來，他們調(diào)制頻率梳，在微波輻射（激光器使用不同頻率的光一起拍打產(chǎn)生）上編碼信息。然后，他們使用天線，微波從設(shè)備輻射出來，包含編碼信息。射頻信號(hào)由天線接收、過濾并發(fā)送到計(jì)算機(jī)。

研究人員還證明了激光射頻可以接收信號(hào)。他們能使用來自其他設(shè)備的微波信號(hào)遠(yuǎn)程控制激光器的行為。

研究者表示：“這種多功能一體化的集成設(shè)備非常適合未來的無線通信。雖然距離實(shí)現(xiàn)太赫茲無線通信的夢想還有一段路要走，但這項(xiàng)研究為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)提供了一幅清晰的路線圖。”