Onderzoekers van de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS, Cambridge, Massachussetts) zijn er voor het eerst in geslaagd om radiosignalen te verzenden én te ontvangen via een halfgeleiderlaser. Volgens het onderzoeksteam zond de laser niet alleen microgolven draadloos uit, maar werd het signaal ook gemoduleerd en extern ontvangen. Voor de petite histoire: het allereerste liedje dat via deze nieuwe lasertechniek werd uitgezonden was Dean Martin’s “Volare” (luister hier).
De behaalde gegevenssnelheid effent volgens de onderzoekers het pad naar ultrasnelle Wi-Fi die zich zal afspelen in terahertz-frequenties. Het hybride elektronisch-fotonische apparaat gebruikt een laser om microgolfsignalen uit te zenden, te moduleren en ze nadien te ‘distilleren’, zodat ze gewoon als een radiosignaal kunnen worden beluisterd.
In een optisch frequentiekamregime kunnen halfgeleiderlasers een spectrum genereren dat bestaat uit frequentielijnen die zich op gelijke afstand van elkaar bevinden. De meeste toepassingen voor frequentiekammen, zoals spectroscopie en metrologie, maken rechtstreeks gebruik van de optische ‘output’ van deze lasers. In microgolf-fotonica toepassingen, wordt die output van de frequentiekam verzonden naar een snelle fotodetector en gebruikt voor het produceren van microgolven.
De laser produceert in een frequentiekam meerdere bundels op meerdere frequenties die op gelijke afstand van elkaar liggen, zoals de tanden van een kam, vandaar de term. In 2018 ontdekte het SEAS-team dat de lichte “tanden” van de laserkam tegen elkaar konden resoneren, waardoor de elektronen in de holte van de laser oscilleerden op microgolffrequenties in de radioband van het spectrum. In de bovenste elektrode van het apparaat bevindt zich een geëtste gleuf die fungeert als een gewone dipoolantenne.
Door de kam te moduleren, kon het team gegevens over de microgolfemissie coderen. Dit werd vervolgens door de antenne verzonden naar het ontvangstpunt, waar het werd opgepikt door een hoornantenne, voordat het werd gefilterd en gedecodeerd door een computer. Bovendien kan de lasertechnologie ook radiosignalen ontvangen van een tweede apparaat en kan het gedrag van de laser op afstand worden bestuurd met behulp van microgolven.
“Dit alles-in-één geïntegreerd apparaat, kan op termijn veel betekenen voor draadloze communicatie”, zegt Marco Piccardo, postdoctoraal ‘fellow’ bij SEAS. “Hoewel de droom van draadloze communicatie in terahertz nog een heel eind weg is, biedt dit onderzoek een duidelijke routekaart om er te komen.” (RDS)
Het onderzoek werd gepubliceerd in de « Proceedings of the National Academy of Sciences ».
Toch interessant gewoon mee verder experimenteren