美制成激光射频发射器 有望实现超高速无线通信

该装置使用频率梳状激光器来无线发射和调制微波。研究人员用其无线传送了一首歌。图片来源：每日科学网站

据美国每日科学网站近日报道，美国哈佛大学研究人员研制出了一种可无线发射、调制微波并接收外部射频信号的激光器，并首次将激光器用作射频发射器和接收器，无线传送了著名歌手迪恩·马丁的经典歌曲《Volare》。这项研究为超高速WiFi和新型混合电子—光子器件铺平了道路。

最新成果建立在研究团队之前工作的基础上，团队由论文高级作者、应用物理教授费德里科·卡帕索领导。2017年，他们发现，量子级联激光器中的红外线频率梳可用于产生太赫兹频率，这是电磁频谱的亚毫米波段，能以比如今的无线平台快几百倍的速度传输数据。2018年，他们发现，量子级联激光器频率梳也可作为集成化的发射器或接收器，有效编码信息。

现在，他们找到了一种从激光频率梳中提取和传输无线信号的方法。

与发射单一频率光的传统激光器不同，激光频率梳可同时发出多个频率的光线。这些光线之间间隔均匀，看起来像梳齿一样。而且，在激光器内部，不同频率的光线结合到一起产生了微波辐射。

为了发射微波信号，该设备所需的第一个东西就是天线。所以，研究人员在设备的顶部电极上蚀刻出一个缺口，创造出一个偶极子天线。接下来，他们调制频率梳，在微波辐射（激光器使用不同频率的光一起拍打产生）上编码信息。然后，他们使用天线，微波从设备辐射出来，包含编码信息。射频信号由天线接收、过滤并发送到计算机。

研究人员还证明了激光射频可以接收信号。他们能使用来自其他设备的微波信号远程控制激光器的行为。

研究者表示：“这种多功能一体化的集成设备非常适合未来的无线通信。虽然距离实现太赫兹无线通信的梦想还有一段路要走，但这项研究为实现这个目标提供了一幅清晰的路线图。”