lazerГрупі дослідників з Гарвардського університету вдалося передати в ефір аудіозапис одного з музичних творів за допомогою радіопередавача, ключовим компонентом якого став напівпровідниковий лазер. Цей лазер використовується в якості джерела радіочастотних хвиль, генератора, крім цього він же виконує функції модуляції переданих та демодуляції сигналів. Дані дослідження є першими кроками в напрямку створення нових типів гібридних електронних фотооптичні пристроїв, які стануть базою роботи надшвидкісних систем бездротового зв'язку, Wi-Fi наступного покоління.

Створення лазерного радіопередавача стало продовженням роботи, виконаної дослідниками в 2017 році. Тоді вчені виявили, що інфрачервона частотний спектр, створюваний квантовим каскадним лазером, може бути використаний для створювання радіосигналів в терагерцевому діапазоні, субміліметровому діапазоні електромагнітного спектра. Сигнали цього діапазону мають потенціал передачі даних в великих обсягах і зі швидкостями, набагато перевищують можливості сучасних засобів бездротового зв'язку. А в 2018 році вчені знайшли, що квантові каскадні лазери можуть працювати одночасно в якості приймачів і передавачів, вельми ефективно кодуючи інформацію в випромінюваних сигналах.

На відміну від звичайних лазерів, які випромінюють світло з єдиною частотою, лазерні частотні гребінки випромінюють цілий набір фіксованих частот одночасно. Ці фіксовані частоти розташовуються рівномірно на лінії спектра і нагадують зубці гребінця. І якщо виділити певні частоти з гребінки, створюваної лазером, то електрони всередині резонатора лазера починають коливатися з мікрохвильовими частотами, що знаходяться в межах спектра, який можна використовувати для бездротових комунікацій.

lazer tx

Як і в традиційних радіопередавальних пристроях, в лазерному передавачі використовується дипольная антена. Кодування інформації, що передається проводиться за допомогою модуляції частотної гребінки. Однак, для прийому сигналу в даному випадку використовується друга, штирьова антена, сигнал з якої подається в лазерну частотну гребінку, де проводиться його фільтрація, виділення і демодуляція. Після всього цього сигнал оцифровується і передається в комп'ютер для подальшої математичної обробки.

"Цей лазерний компонент, що виконує практично всі основні функції, може стати частиною гібридних інтегральних схем, які будуть використовуватися в бездротових комунікаціях наступних поколінь" - пишуть дослідники, - "Поки що фахівці лише мріють про використання терагерцових хвиль в радіозв'язку, але наша робота є першим і великим кроком на шляху втілення цих мрій у реальність ".