半导体激光器也能接受无线电信号?哈佛完成混合式光电器件设计可用于超高速WIFI

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外媒报道称,哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员们,已经完成了借助半导体激光器发送和接收无线电信号的首次实验。这种混合式光电器件,能够利用激光来提取和传输微波信号,为有朝一日的超高速Wi-Fi数据传输技术铺平了道路。

本次试验中,研究团队挑选了Dean Martin的《Volare》这首歌。虽然无线传输音频早已不是什么新鲜事,但加上“全球首次激光无线信号收发”的限定语,意义就截然不同了。

研究团队称,激光不仅可以发射无线微波,还可以通过调制,来接收外部的无线电信号。在2017和2018年开展的研究工作中,该团队已经尝试过红外激光频谱的无线电通信。这种单一频率的激光,就像是小提琴精确演奏出的音符,而不是覆盖整段频谱的白噪声。激光器能够产生的光束,与光学频率梳(OFC)组件密切相关(将这些光束像梳齿一样均匀地间隔开)。

有趣的是,2018年的时候,SEAS团队发现激光梳的“光齿”能够相互共振,使激光腔中的电子在光谱的无电线波段中,以微波的频率振荡。

在设备的顶部电极中,有一个蚀刻槽作为偶极天线,类似老式模拟电视机上的‘兔耳’。通过调制,该团队能够编码微波发射数据,然后经由天线将其发送到接收点。被喇叭天线拾取后,计算机可对其进行滤波和解码。

此外,激光技术还可用于接收无线电信号,且支持通过第二台设备的微波来远程控制激光器的行为。SEAS博士后研究员Marco Piccardo称:虽然距离THz无线通信还有很长一段路要走,但这种一体化集成设备还是为无线通信的未来带来了巨大的希望。

这项研究已经向我们提供了一个清晰的路线图,展示了可以如何实现这一目标。有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。原标题为:《基于激光频率梳的射频发射器》

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