Les lasers à semi-conducteurs émettent maintenant des micro-ondes et capturent des signaux radio, ouvrant la voie au Wi-Fi ultra-rapide

Les sources lumineuses cohérentes telles que les lasers à semi-conducteurs peuvent créer un spectre contenant des fréquences discrètes équidistantes. De nombreuses applications de peigne de fréquences, y compris la métrologie et la spectroscopie, utilisent directement la sortie de ces lasers. En photonique micro-ondes, la sortie du peigne de fréquences est transmise à un photodétecteur rapide et utilisée pour générer des micro-ondes.

Comment cela fonctionne ?

Les lasers traditionnels émettent la même fréquence de lumière, alors que les peignes de fréquences laser sont capables d'éjecter plusieurs fréquences en même temps. Ces fréquences sont équidistantes, ressemblant aux dents d'un peigne.

À l'intérieur du laser, différentes fréquences battent ensemble pour générer un rayonnement micro-ondes. La lumière à l'intérieur de la cavité laser cause les électrons à osciller à des fréquences qui se situent dans le spectre de communication.

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

L'équipe a développé un nouveau dispositif qui peut mettre des données dans les signaux micro-ondes et les transmettre sans fil. Pour ce faire, ils ont créé une antenne dipôle en gravant un espace dans l'électrode supérieure du dispositif.

Le dispositif émet et module les micro-ondes sans fil, en utilisant un peigne de fréquences. Les « battements » éjectés du laser ressemblent à une peinture (droite). | Avec l'aimable autorisation de Marco Piccardo / Harvard SEAS

Pour encoder les données sur le rayonnement micro-ondes, les chercheurs ont modulé le peigne de fréquences. Le rayonnement est envoyé hors du dispositif à travers l'antenne dipôle. Une antenne cornet a ensuite reçu le signal radio, qui est finalement filtré et transmis à l'ordinateur.

La radio laser peut également recevoir des signaux. Pour démontrer cela, les chercheurs ont contrôlé sans fil le comportement du laser en utilisant des signaux d'un autre dispositif. Ils ont envoyé une chanson sans fil à un récepteur.

Dans l'ensemble, la technologie pourrait être extrêmement utile pour les futures communications sans fil. Bien que nous soyons encore loin d'atteindre la communication sans fil térahertz, ce travail offre une excellente feuille de route expliquant comment y parvenir.