Los láseres ahora pueden emitir microondas y recibir señales de radiofrecuencia externas

• Los científicos envían y reciben información a través de un láser semiconductor.
• Esta investigación podría ayudar en el desarrollo de equipos híbridos electrónicos-fónicos, así como Wi-Fi de ultra alta velocidad.

Las fuentes de luz coherentes, como los láseres semiconductores, pueden crear un espectro que contenga frecuencias de líneas discretas y equidistantes. Muchas aplicaciones de peine de frecuencia, incluidas la metrología y la espectroscopia, utilizan directamente la salida de estos láseres. En fotónica de microondas, la salida del peine de frecuencia se transmite a un fotodetector rápido y se utiliza para generar microondas.

En 2017, un equipo de investigación de la Universidad de Harvard descubrió que las frecuencias de terahercios se pueden generar a través de un peine de frecuencia infrarroja en un láser de cascada cuántica. En 2018, descubrieron que estos peines de frecuencia también pueden actuar como receptores o transmisores integrados para codificar datos de manera eficiente.

Ahora, han encontrado un método que puede extraer y enviar señales inalámbricas de peines de frecuencia láser de cascada cuántica. En este trabajo, pudieron demostrar un láser que puede emitir y modular microondas de forma inalámbrica y recibir señales en frecuencias de radio. Los hallazgos podrían ayudar en el desarrollo de equipos híbridos electrónicos-fónicos, así como Wi-Fi de ultra alta velocidad.

¿Cómo funciona?

Los láseres tradicionales emiten la misma luz de frecuencia, mientras que los peines de frecuencia láser son capaces de expulsar múltiples frecuencias al mismo tiempo. Estas frecuencias están igualmente espaciadas, asemejándose a los dientes de un peine.

Dentro del láser, diferentes frecuencias se combinan para generar radiación de microondas. La luz dentro de la cavidad del láser hace que los electrones oscilen a frecuencias que se encuentran dentro del espectro de comunicación.

Referencia:PNAS | DOI:10.1073 / pnas.1903534116 | Harvard SEAS

El equipo desarrolló un nuevo dispositivo que puede colocar datos en las señales de microondas y transmitirlas de forma inalámbrica. Para hacer esto, crearon una antena dipolo grabando un espacio en el electrodo superior del dispositivo.

El dispositivo emite y modula microondas de forma inalámbrica mediante un peine de frecuencia. Los "latidos" expulsados ​​por el láser se asemejan a una pintura (derecha). | Cortesía de Marco Piccardo / Harvard SEAS

Para codificar datos sobre la radiación de microondas, los investigadores modularon el peine de frecuencia. La radiación se envía desde el dispositivo a través de la antena dipolo. Luego, una antena de bocina recibió la señal de radio, que finalmente se filtra y se transmite a la computadora.

La radio láser también puede recibir señales. Para demostrar esto, los investigadores controlaron de forma inalámbrica el comportamiento del láser utilizando señales de un dispositivo diferente. Enviaron una canción de forma inalámbrica a un receptor.

Referencia:¿Bajo qué condiciones los nanoláseres califican como verdaderos láseres?

En general, la tecnología podría ser extremadamente útil para futuras comunicaciones inalámbricas. Aunque todavía estamos muy lejos de lograr una comunicación inalámbrica de terahercios, este trabajo ofrece una excelente hoja de ruta que explica cómo llegar allí.