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研究人員在太赫茲量子級聯(lián)激光器的控制方面取得了突破，可以以每秒100吉比特的速率傳輸數(shù)據(jù)——比以每秒100兆位的速度運行的快速以太網(wǎng)快約一千倍。
太赫茲量子級聯(lián)激光器與其他激光器的區(qū)別在于，它們在電磁頻譜的太赫茲范圍內(nèi)發(fā)射光。它們可在光譜學(xué)領(lǐng)域中用于化學(xué)分析。
激光還可以最終提供超快速，短跳的無線鏈接，在這種情況下，大型數(shù)據(jù)集必須在醫(yī)院校園之間，大學(xué)之間的研究機構(gòu)之間或在衛(wèi)星通信中進(jìn)行傳輸。
為了能夠以這些增加的速度發(fā)送數(shù)據(jù)，需要非常快速地調(diào)制激光器：打開和關(guān)閉或每秒產(chǎn)生約1000億次脈沖。
迄今為止，工程師和科學(xué)家還沒有找到實現(xiàn)這一目標(biāo)的方法。
利茲大學(xué)和諾丁漢大學(xué)的一個研究小組認(rèn)為，他們已經(jīng)找到了一種結(jié)合聲波和光波功率的超快調(diào)制方式。他們在《自然通訊》上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。
利茲大學(xué)納米電子學(xué)教授約翰·坎寧安（John Cunningham）說：“這是令人興奮的研究。目前，用于調(diào)制量子級聯(lián)激光器的系統(tǒng)是電驅(qū)動的-但該系統(tǒng)有局限性。
具有諷刺意味的是，提供調(diào)制的同一電子設(shè)備通常會阻礙調(diào)制速度。我們正在開發(fā)的機制反而依賴于聲波。”
量子級聯(lián)激光器非常有效。當(dāng)電子通過激光的光學(xué)組件時，它會通過一系列的“量子阱”，其中電子的能級下降，并發(fā)射出光子或光能脈沖。
一個電子能夠發(fā)射多個光子。在調(diào)制期間控制的是該過程。
利茲大學(xué)和諾丁漢大學(xué)的研究人員并未使用外部電子設(shè)備，而是使用聲波來振動量子級聯(lián)激光器內(nèi)部的量子阱。
聲波是由另一個激光器的脈沖撞擊到鋁膜上而產(chǎn)生的。這導(dǎo)致薄膜膨脹和收縮，從而通過量子級聯(lián)激光器發(fā)出機械波。
諾丁漢大學(xué)物理學(xué)教授托尼·肯特說：“本質(zhì)上，我們所做的是利用聲波來搖動量子級聯(lián)激光器內(nèi)部的復(fù)雜電子狀態(tài)。然后我們可以看到其太赫茲光輸出被聲波改變了。”
坎寧安教授補充說：“我們沒有達(dá)到可以完全停止并開始流動的情況，但是我們能夠?qū)⒐廨敵隹刂圃趲讉€百分點，這是一個很好的開始。
“我們相信，通過進(jìn)一步完善，我們將能夠開發(fā)出一種新的機制，以完全控制激光器的光子發(fā)射，甚至可以與太赫茲激光器集成產(chǎn)生聲音的結(jié)構(gòu)，從而不需要外部聲源。”
肯特教授說：“這一結(jié)果為物理學(xué)和工程學(xué)開辟了一個新的領(lǐng)域，使人們可以探索太赫茲聲波和光波之間的相互作用，這可能具有實際的技術(shù)應(yīng)用。”
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