El tráfico de datos móviles y Wi-Fi aumenta exponencialmente, pero, a menos que se pueda aumentar la capacidad de los enlaces inalámbricos, todo ese tráfico conducirá a cuellos de botella inaceptables.
Las próximas redes 5G son una solución temporal pero no una solución a largo plazo. Para eso, los investigadores se han centrado en las frecuencias de terahercios, las longitudes de onda submilimétricas del espectro electromagnético. Los datos que viajan en frecuencias de terahercios podrían moverse cientos de veces más rápido que la conexión inalámbrica de hoy en día.
En 2017, investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard SEAS descubrieron que un peine de frecuencia infrarroja en un láser de cascada cuántica podría ofrecer una nueva forma de generar frecuencias de terahercios. Ahora, esos investigadores han descubierto unnuevo fenómeno de peines de frecuencia láser en cascada cuántica, que permitiría que estos dispositivos actúen como transmisores o receptores integrados que pueden codificar información de manera eficiente.
La investigación se publica en óptica .
"Este trabajo representa un cambio de paradigma completo para la forma en que se puede operar un láser", dijo Federico Capasso, profesor de Física Aplicada Robert L. Wallace y investigador principal de Vinton Hayes en Ingeniería Eléctrica y autor principal del artículo ".Este nuevo fenómeno transforma un láser, un dispositivo que funciona a frecuencias ópticas, en un modulador avanzado a frecuencias de microondas, que tiene un significado tecnológico para el uso eficiente del ancho de banda en los sistemas de comunicación ".
Los peines de frecuencia son herramientas de alta precisión ampliamente utilizadas para medir y detectar diferentes frecuencias, también conocidas como colores, de luz. A diferencia de los láseres convencionales, que emiten una sola frecuencia, estos láseres emiten múltiples frecuencias simultáneamente, espaciadas uniformemente para parecerse a lasdientes de un peine. Hoy en día, los peines de frecuencia óptica se utilizan para todo, desde medir las huellas digitales de moléculas específicas hasta detectar exoplanetas distantes.
Esta investigación, sin embargo, no estaba interesada en la salida óptica del láser.
"Estábamos interesados en lo que estaba sucediendo dentro del láser, en el esqueleto de electrones del láser", dijo Marco Piccardo, becario postdoctoral en SEAS y primer autor del artículo. "Mostramos, por primera vez, un láser enlas longitudes de onda ópticas funcionan como un dispositivo de microondas ".
Dentro del láser, las diferentes frecuencias de luz se unen para generar radiación de microondas. Los investigadores descubrieron que la luz dentro de la cavidad del láser hace que los electrones oscilen a frecuencias de microondas, que están dentro del espectro de comunicaciones. Estas oscilaciones pueden ser externasmodulada para codificar información en una señal portadora.
"Esta funcionalidad nunca antes se había demostrado en un láser", dijo Piccardo. "Hemos demostrado que el láser puede actuar como un denominado modulador de cuadratura, lo que permite enviar dos piezas diferentes de información simultáneamente a través de un solo canal de frecuenciay ser recuperado sucesivamente en el otro extremo de un enlace de comunicación "
"Actualmente, las fuentes de terahercios tienen serias limitaciones debido al ancho de banda limitado", dijo Capasso. "Este descubrimiento abre un aspecto completamente nuevo de los peines de frecuencia y podría conducir, en un futuro próximo, a una fuente de terahercios para comunicaciones inalámbricas".
Este documento fue escrito por Dmitry Kazakov Harvard, Noah A. Rubin Harvard, Paul Chevalier Harvard, Yongrui Wang Texas A&M, Feng Xie Thorlabs, Kevin Lascola Thorlabs y Alexey BelyaninTexas A&M. La investigación fue apoyada por los Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa y la Fundación Nacional de Ciencias.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences . Original escrito por Leah Burrows. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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