اولین فرستنده رادیویی لیزری

توضیح تصویر: این دستگاه از یک لیزر شانه فرکانسی برای انتشار و تغییر فرکانس میکرو موج ها  از طریق بی سیم استفاده می کند. این لیزر از فرکانس های مختلف نور تپنده در یکدیگر برای تولید تابش های میکرو موجی استفاده می کند. محققان از این پدیده برای ارسال یک آهنگ به صورت بی سیم به یک گیرنده استفاده کردند.
اعتبار: مارکو پیکاردو / هاروارد SEAS
شما تاکنون هرگز از دین مارتین از این طریق چیزی نشنیده‌ بودید.
 

محققان دانشکده علوم مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه هاروارد، از طریق یک لیزر نیمه هادی، یک ضبط کلاسیک "Volare" مارتین را به صورت بی سیم ارسال کردند – و این اولین بار بود که از یک لیزر به عنوان فرستنده فرکانس رادیویی استفاده شد.
 
محققان در یک مقاله منتشر شده در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم، لیزری را به نمایش گذاشتند که می تواند میکرو موج ها را به صورت بی سیم گسیل کند، آنها را مدوله کند، و سیگنال های فرکانس رادیویی خارجی را دریافت کند.
 
فدریکو کاپاسو، استاد فیزیک کاربردی و همکار ارشد پژوهشکده وینتون هیز می گوید: "این تحقیق درب جدیدی از دستگاه های الکترونیک - فوتونیک ترکیبی را باز می کند و اولین گام به سوی وای فای های فوق سریع است.".
 
این تحقیق بر روی کار قبلی آزمایشگاه  کاپاسو استوار شده است. در سال 2017، محققان دریافتند که از یک شانه فرکانس مادون قرمز در یک لیزر آبشاری کوانتومی می توان برای تولید فرکانسهای تراهرتز استفاده کرد، که طول موجهای زیرمیلیمتری طیف الکترومغناطیسی هستند که می توانند داده ها را صدها بار سریعتر از پلتفرمهای بیسیم امروزی انتقال دهند. در سال 2018، تیم دریافت که شانه های فرکانس لیزری آبشاری کوانتومی همچنین می تواند به عنوان فرستنده های یکپارچه یا گیرنده های یکپارچه به منظور رمزگذاری کارآمد اطلاعات عمل کند.
 
اکنون محققان راهی برای استخراج و انتقال سیگنال های بی سیم از شانه های فرکانس لیزری کشف کرده اند.
 
بر خلاف لیزر های مرسوم که یک فرکانس منفرد نور را گسیل می کنند، شانه های فرکانس لیزری به طور همزمان فرکانس هایی چندگانه را منتشر می کنند که به گونه ای هموار فاصله دار هستند و به دندانه های یک شانه مشابهت دارند. در سال 2018، محققان دریافتند که در داخل لیزر، فرکانس های مختلف نور در داخل یکدیگر طپش می کنند و تابش میکرو موج را ایجاد می نمایند. نور داخل حفره لیزر موجب می شود که الکترونها در فرکانس های میکرو موج نوسان کنند - که در طیف ارتباطات قرار دارد.
 
مارکو پیکاردو، یک دانش پژوه پسا دکترا در SEAS و اولین نویسنده مقاله، می گوید: "اگر بخواهید از این دستگاه برای وای فای استفاده کنید، باید بتوانید اطلاعات مفیدی را در سیگنالهای میکرو موج قرار دهید و آن اطلاعات را از دستگاه استخراج کنید."
 
اولین چیزی که دستگاه جدید برای فرستادن سیگنالهای میکرو موج نیاز داشت آنتن بود. بنابراین، محققان شکافی را در الکترود بالایی دستگاه قلم زنی کردند، و یک آنتن دو قطبی ایجاد کردند (شبیه گوش های خرگوش در بالای یک تلویزیون قدیمی). بعد، آنها شانه فرکانس را برای رمزگذاری اطلاعات بر روی تابش میکرو موج ایجاد شده توسط نور تپنده‌ی شانه مدوله کردند .سپس، با استفاده از آنتن، میکرو موج ها که حاوی اطلاعات کد شده بودند از دستگاه به بیرون تابش شدند. سیگنال رادیویی توسط یک آنتن شاخی دریافت می شود، فیلتر می شود و به کامپیوتر فرستاده می شود.
 
محققان همچنین نشان دادند که رادیوی لیزری می تواند سیگنال ها را دریافت کند. این تیم توانست از راه دور رفتار لیزر را با استفاده از سیگنالهای میکرو موج حاصل از دستگاهی دیگر کنترل کند.
 
پیکاردو  گفت: "همه‌ی این دستگاه یکپارچه‌ی همه کاره نوید بزرگی برای ارتباطات بی سیم دارد. در حالی که تا تحقق رؤیای ارتباطات بی سیم تراهرتز همچنان راه باقی مانده است، این تحقیق نقشه راه روشنی را نشان می دهد که چطور باید به آنجا برویم."
 
دفتر توسعه فناوری هاروارد مالکیت معنوی مربوط به این پروژه را حمایت کرده و در جستجوی فرصت های تجاری است.
 

تحقیق جدید دیگری نشان می دهد که پیوندهای داده های تراهرتز حتی بدون خط دید مستقیم بین فرستنده و گیرنده امکان پذیر است، و این یافته‌ای امیدوار کننده برای شبکه های داده تراهرتز ظرفیت بالای آینده است.
 

     

توضیح تصویر: تحقیقات جدید نشان می دهد که لینک های داده های تراهرتز غیر واقع در خط دید مستقیم امکان پذیر است، زیرا امواج می توانند از روی دیوار جهش کنند بدون اینکه داده های چندانی را از دست بدهند.
اعتبار: آزمایشگاه Mittleman / دانشگاه براون
محققان دریافتند که در داخل لیزر، فرکانس های مختلف نور در داخل یکدیگر طپش می کنند و تابش میکرو موج را ایجاد می نمایند. نور داخل حفره لیزر موجب می شود که الکترونها در فرکانس های میکرو موج نوسان کنند  مطالعه جدیدی از محققان دانشگاه براون، نشان می دهد که پیوندهای داده های فرکانس تراهرتز می توانند در اطراف یک اتاق بدون افت بیش از حد اطلاعات جهش کنند. این نتایج، خبر خوبی است برای امکان استفاده از شبکه های داده بی سیم تراهرتز که می توانند داده های بسیار بیشتری را در مقایسه با شبکه های فعلی حمل کنند.
 
شبکه های تلفن همراه امروزه و سیستم های وای فای بر روی تابش میکرو موج ها برای انتقال داده ها تکیه دارند، اما تقاضا برای پهنای باند بیشتر و بیشتر به سرعت در حال تبدیل شدن به چیزی بیشتر از آن است که میکرو موج بتواند اداره کند. این امر، محققان را بر آن داشته است که در مورد انتقال داده ها در امواج تراهرتز با فرکانس بالاتر که 100 برابرِ میکرو موج ظرفیت انتقال داده دارند فکر کنند. اما فناوری ارتباطات تراهرتز در دوران کودکی خود است. تحقیقات بنیادی زیادی انجام می شود و چالش های زیادی هنوز برای غلبه وجود دارد.
 
منبع: سایت Science Daily