Använda ljud och ljus för att generera ultra-snabb dataöverföring

Som alltid här på fysikhjälp är vi intresserade av nya uppfinningar och upptäckter som gör vårt vardagliga liv enklare och bättre. Denna gång har vi ett riktigt intressant ämne som kan komma att påverka väldigt många!

Forskare har gjort ett genombrott i kontrollen av terahertz-kvantkaskadlasrar, vilket kan leda till överföring av data med en hastighet av 100 gigabit per sekund – cirka tusen gånger snabbare än en snabb Ethernet som arbetar med 100 megabit per sekund. Det som skiljer terahertz-kvantkaskadlasrar från andra lasrar är det faktum att de avger ljus i terahertz-området i det elektromagnetiska spektrumet. De har applikationer inom området spektroskopi där de används i kemisk analys. Lasrarna kan också så småningom tillhandahålla ultrasnabba, korta hopp trådlösa länkar där stora datasätt måste överföras över sjukhuscampusser eller mellan forskningsanläggningar på universitet – eller inom satellitkommunikation. För att kunna skicka data med dessa ökade hastigheter måste lasrarna moduleras mycket snabbt: slå på och stänga av eller pulsera runt 100 miljarder gånger varje sekund.

Ingenjörer och forskare har hittills inte lyckats utveckla ett sätt att uppnå detta.

En forskargrupp från University of Leeds och University of Nottingham tror att de har hittat ett sätt att leverera ultrasnabb modulering genom att kombinera kraften från akustiska och ljusvågor. De har publicerat sina resultat i dag i Nature Communications.John Cunningham, professor i Nanoelectronics vid Leeds, sa: ”Detta är spännande forskning. För närvarande är systemet för att modulera en kvantkaskadelaser elektriskt driven – men det systemet har begränsningar. ”Ironiskt nog sätter samma elektronik som levererar moduleringen vanligtvis en broms på modulering hastigheten. Mekanismen vi utvecklar förlitar sig istället på akustiska vågor.” En kvantkaskadlaser är mycket effektiv. När en elektron passerar genom den optiska komponenter i lasern, går den igenom en serie ”kvantbrunnar” där elektron nivån sjunker och en foton eller puls med ljusenergi avges.En elektron kan avge flera fotoner. Det är denna process som styrs under moduleringen. Istället för att använda extern elektronik använde forskar grupperna vid Leeds och Nottingham universitet akustiska vågor för att vibrera kvantbrunnarna inuti kvantkaskadelasern. De akustiska vågorna genererades genom påverkan av en puls från en annan laser på en aluminiumfolie. Detta fick filmen att expandera och sammandrag och skickade en mekanisk våg genom kvantkaskadlasern. Tony Kent, professor i fysik vid Nottingham sa ”I grund och botten, vad vi gjorde var att använda den akustiska vågen för att skaka de komplicerade elektroniska tillstånden i kvantkaskadelasern. Vi kunde då se att dess terahertz-ljusutbyte förändrades av den akustiska vågen.” Professor Cunningham tillade: ”Vi nådde inte en situation där vi kunde stoppa och starta flödet helt, men vi kunde kontrollera ljuseffekten med några procent, vilket är en bra start.

”Vi tror att med ytterligare förfining kan vi utveckla en ny mekanism för fullständig kontroll av foton utsläppen från lasern och kanske till och med integrerade strukturer som genererar ljud med terahertz-lasern, så att ingen extern ljudkälla behövs.”

Professor Kent sa: ”Detta resultat öppnar ett nytt område för fysik och teknik att sammanföra i utforskningen av interaktionen mellan terahertz-ljud och ljusvågor, som kan ha verkliga tekniska tillämpningar.”

Vad tycker ni om detta? Verkar det bra eller känns det onödigt och överflödigt? Som vanligt hoppas vi att ni kommer tillbaka och läser flera liknande artiklar om ni är intresserade av det! 

Bli först med att kommentera

Skriv en kommentar

E-postadressen publiceras inte.


*