中国无线电网 - 不容错过的专业平台 无线电网 !

商业资讯: 安全管理 | 电力科技 | 电源新闻 | 规划设计 | 环球资讯 | 能源视点 | 企业动态 | 时政要闻

你现在的位置: 首页 > 商业资讯 > 能源视点 > 激光驱动无线电信号的发射

激光驱动无线电信号的发射

信息来源:w-v.cn  时间:2019-03-04  浏览次数:88

激光驱动无线电信号的发射

调谐后,干涉激光很快就可以用来产生太赫兹信号。

美国物理学家制造的一种新型微波无线电发射机可能会产生实用的以太赫兹频率工作的设备,这种设备可以提高无线数据系统的容量。该发射器将量子级联激光器发出的光转换成微波信号,研究人员说,在大约五年的时间内,它就可以被修改为在太赫兹范围内工作。

太赫兹辐射占据了微波和红外辐射之间的缺口,其频率比当今无线数据系统中使用的频率高100倍。虽然太赫兹信号的有效范围比微波要短,但其较高的频率意味着它可以携带更多的信息,这使得它成为短程数据交换的一个很好的候选者。然而,问题是缺乏简单而低成本的产生太赫兹辐射的方法。

例如,太赫兹激光器通常需要冷却到80K左右,因此体积庞大。把晶体管的工作频率推得尽可能高是另一种选择。然而,目前性能最好的设备大约达到0.5太赫赫兹,这一限制能提高多少还有待观察。

激光干涉

一种更实用的方法是将光波转换成太赫兹信号,从而将光学和电子结合起来。这个想法是干扰多个频率稍有不同的激光束,产生以拍频振荡的电流,然后馈送天线。拍频等于激光束的频率差。

迄今为止开发的系统倾向于使用两个相对较大的激光器,并将它们的光结合到第三个被称为光混频器的装置中。但是在最新的研究中,哈佛大学的费德里科·卡帕索和他的同事们展示了如何用一个更加紧凑的装置来实现同样的技术,该装置以一个只有几毫米长的光学腔的单量子级联激光器为中心。

与标准半导体激光器不同,当电子和空穴在具有给定带隙的材料中结合时,它会产生光子,而量子级联激光器则由几十层薄半导体构成的夹层组成,半导体的结构决定了输出频率。每一个穿过器件的电子“级联”通过一系列量子阱,同时发射出多个红外光子。该装置可以被设计成激光发射在广泛的红外频率范围内,频率之间的间隔具有一个恒定的、非常明确的值——在这种情况下,在电磁频谱的微波部分。

振荡电流

研究人员发现,由激光腔内的跳动产生的振荡电流具有一定的空间分布。他们看到,当腔的一边的电流上升时,另一边的电流下降,反之亦然。哈佛大学的马可皮卡多说,这就像是偶极天线内部发生的事情。这种装置通常由两条短距离分开的金属线组成,当两条金属线中的相对相位的振荡电压驱动时,金属线发出无线电波。

为了将他们的激光转换成无线电发射器,研究人员从沿光腔顶部运行的金属电极上切下一小块,然后将电极的两部分连接到金条上,每条金条的长度仅超过一厘米,并固定在电介质基板上。当向激光器提供电流,并将微波喇叭天线放置在一米远的地方时,他们显示出他们的设备以节拍频率发射微波,节拍频率为5.5GHz。

老式收音机

但是无线电只有在能够传输信息的情况下才有用。皮卡多及其同事证明,他们可以通过将迪安·马丁的歌曲“volare”的MP3文件转换成电压信号来实现这一点,这些电压信号被用来调节设备的射频输出。然后,他们可以用一个连接到扬声器上的无线电接收器来接收发出的电波并重放这首歌,而扬声器就放在几米远的地方。皮卡多说,传输的歌曲“有一个轻微的复古触摸”,由噪音在非常低的频率-造成的激光腔的热波动。

皮卡多强调,这次演示是一次“概念验证”,他和他的同事们可能需要五年左右的时间来适应激光和天线技术,使其以太赫兹频率传输强大的信号。他说,首先,在这些频率下,激光内部跳动的空间模式是不同的。他估计,要把这种设备变成一种包装好的、可靠的商业产品还需要几年的时间。其中的挑战将是降低成本——他说量子级联激光材料的增长“并不便宜”,并尽可能地缩小组件。“我们是否能把这个放到电话里,”他说,“我还不知道。”

    ——本信息真实性未经中国无线电网证实,仅供您参考