Průlom v rychlém internetu: Speciální lasery mohou přenášet data rychlostí 100 gigabitů za sekundu

Lasery by mohly poskytovat ultrarychlé bezdrátové spojení, kde se velké množství dat přenáší napříč nemocničními kampusy nebo univerzitami. Přenosy dat probíhající rychlostí 100 Gbps pomocí terahertzových kvantových kaskádových laserů by byly 1 000krát rychlejší, než rychlý ethernetový kabel běžící rychlostí 100 megabitů za sekundu.

Terahertzové záření zaplňuje tzv. terahertzovou mezeru mezi mikrovlnami a infračervenými světelnými vlnami. Problém s použitím světla v mezeře mezi vlnami spočívá v tom, že lasery je třeba velmi rychle modulovat, tedy zapínat a vypínat nebo pulzovat přibližně 100 miliardkrát za sekundu. Inženýři z univerzity v Leedsu a univerzity v Nottinghamu věří, že nyní našli způsob, jak toho dosáhnout, a to kombinací světla a síly zvukových vln. 

V současné době je systém pro modulaci kvantového kaskádového laseru poháněn elektricky, ale má svá omezení. Stejná elektronika, která vytváří modulaci, zároveň brzdí její rychlost. Podle Johna Cunninghama z univerzity v Leedsu se mechanismus, který tým vyvíjí, opírá o akustické vlny. 

Související

Martin Pokorný

Vědci mají k dispozici ve Vestci u Prahy nový…

Martin Pokorný

Dnes je Den bezpečnějšího internetu: 92 % Čechů se…

Jak elektron prochází optickou složkou kvantového kaskádového laseru, dostává se přes řadu „kvantových jamek“, kde klesá energetická hladina elektronu a je emitován fotonový puls světelné energie. Jeden elektron je schopen emitovat více fotonů, což je proces řízený během modulace. Místo použití externí elektroniky nyní vědci vyzkoušeli akustické vlny k dosažení vibrace kvantových jamek uvnitř kvantového kaskádového laseru, které jsou generovány nárazem pulsu z jiného laseru. 

„V podstatě jsme použili akustickou vlnu pro otřes elektronických stavů uvnitř kvantového kaskádového laseru,“ řekl Tony Kent, profesor fyziky na univerzitě v Nottinghamu, který dodal, „že pak jsme mohli vidět, jak akustická vlna změnila světelný výstup v terahertzích.“

Tento výsledek otevírá novou oblast pro fyziku a strojírenství, kde se setkávají interakce zvukových a světelných vln v terahertzích, což by se dalo využít pro různé technologické aplikace. Další zdokonalení by měla znamenat vyvinutí nového mechanismu pro kontrolu emisí fotonů z laseru a možná i integrovat struktury vytvářející zvuk s terahertzovým laserem, takže by nebylo nutné používat žádný externí zdroj zvuku.