即將到來的5G網(wǎng)絡是暫時的解決方案，但不是長期解決方案。為此，研究人員關注的是太赫茲頻率，即電磁頻譜的亞毫米波波長。以太赫茲頻率傳播的數(shù)據(jù)比現(xiàn)在的無線傳輸速度快幾百倍。

2017，哈佛大學約翰·A·保爾森工程與應用科學學院的研究人員發(fā)現(xiàn)量子級聯(lián)激光器中的紅外頻率梳可以提供一種產(chǎn)生太赫茲頻率的新方法。現(xiàn)在，這些研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種量子級聯(lián)激光頻率梳的新現(xiàn)象，這將允許這些器件充當能夠有效地編碼信息的集成發(fā)射器或接收器。

“這項工作代表了激光器運行方式的完全范式轉(zhuǎn)變，”應用物理學Robert L. Wallace和Federico Capasso教授，電氣工程高級研究員、論文的資深作者Robert L. Wallace說。這種新的現(xiàn)象將激光器——一種在光頻率下工作的器件轉(zhuǎn)換成微波頻率下的先進調(diào)制器，這對于在通信系統(tǒng)中有效地利用帶寬具有技術意義。

頻率梳被廣泛使用，用于測量和檢測不同頻率的高精度工具——光的顏色。與發(fā)射單個頻率的傳統(tǒng)激光器不同，這些激光器同時發(fā)射多個頻率，均勻間隔以類似梳齒。今天，光學頻率梳子用于測量特定分子的指紋，以探測遙遠的系外行星。

然而，這項研究對激光的光輸出不感興趣。

“我們對激光的電子骨架中的激光產(chǎn)生了什么興趣，”海洋的博士后研究員和論文的第一作者Marco Piccardo說，“我們第一次顯示光波長的激光可以作為微波裝置工作?！?

在激光器內(nèi)部，不同頻率的光一起產(chǎn)生微波輻射。研究人員發(fā)現(xiàn)，激光腔內(nèi)的光導致電子在微波頻率下振蕩，這是在通信頻譜內(nèi)的。這些振蕩可以被外部調(diào)制以將信息編碼到載波信號上。

Piccardo說：“這種功能以前從未在激光中證明過?！薄拔覀円呀?jīng)表明，激光可以起到所謂的正交調(diào)制器的作用，允許兩個不同的信息通過一個單一的頻率信道同時發(fā)送，并在通信鏈路的另一端被依次檢索?！?

“目前，太赫茲源由于帶寬有限而有嚴重的局限性，”卡帕索說。“這一發(fā)現(xiàn)為頻率梳開辟了一個全新的方面，并將在不久的將來導致太赫茲源用于無線通信。”