Questo dispositivo utilizza un laser a pettine di frequenza per emettere e modulare le microonde in modalità wireless. Il laser utilizza diverse frequenze di luce che battono insieme per generare radiazioni a microonde. I ricercatori hanno utilizzato questo fenomeno per inviare una canzone in modalità wireless a un ricevitore. Crediti:Marco Piccardo/Harvard SEAS
Non hai mai sentito Dean Martin così.
I ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences hanno trasmesso una registrazione del classico "Volare" di Martin in modalità wireless tramite un laser a semiconduttore, la prima volta che un laser è stato utilizzato come trasmettitore a radiofrequenza.
In un articolo pubblicato su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , i ricercatori hanno dimostrato un laser in grado di emettere microonde in modalità wireless, modularli, e ricevere segnali a radiofrequenza esterni.
"La ricerca apre le porte a nuovi tipi di dispositivi ibridi elettronico-fotonici ed è il primo passo verso il Wi-Fi ad altissima velocità, " disse Federico Capasso, il Robert L. Wallace Professore di Fisica Applicata e Vinton Hayes Senior Research Fellow in Ingegneria Elettrica, presso SEAS e autore senior dello studio.
Questa ricerca si basa su lavori precedenti del Capasso Lab. Nel 2017, i ricercatori hanno scoperto che un pettine di frequenza a infrarossi in un laser a cascata quantica potrebbe essere utilizzato per generare frequenze terahertz, le lunghezze d'onda submillimetriche dello spettro elettromagnetico che potrebbero spostare i dati centinaia di volte più velocemente delle odierne piattaforme wireless. Nel 2018, il team ha scoperto che i pettini di frequenza laser a cascata quantica potrebbero anche fungere da trasmettitori o ricevitori integrati per codificare in modo efficiente le informazioni.
Ora, i ricercatori hanno scoperto un modo per estrarre e trasmettere segnali wireless dai pettini a frequenza laser.
A differenza dei laser convenzionali, che emettono una sola frequenza di luce, i pettini di frequenza laser emettono più frequenze contemporaneamente, equidistanti per assomigliare ai denti di un pettine. Nel 2018, i ricercatori hanno scoperto che all'interno del laser, le diverse frequenze della luce battono insieme per generare radiazioni a microonde. La luce all'interno della cavità del laser ha fatto oscillare gli elettroni alle frequenze delle microonde, che rientrano nello spettro delle comunicazioni.
"Se desideri utilizzare questo dispositivo per il Wi-Fi, devi essere in grado di inserire informazioni utili nei segnali a microonde ed estrarre tali informazioni dal dispositivo, " disse Marco Piccardo, un borsista post-dottorato presso SEAS e primo autore del documento.
La prima cosa di cui il nuovo dispositivo aveva bisogno per trasmettere segnali a microonde era un'antenna. Così, i ricercatori hanno inciso uno spazio nell'elettrodo superiore del dispositivo, creando un'antenna a dipolo (come le orecchie di coniglio sulla parte superiore di un vecchio televisore). Prossimo, hanno modulato il pettine di frequenza per codificare le informazioni sulla radiazione a microonde creata dalla luce battente del pettine. Quindi, usando l'antenna, le microonde vengono irradiate dal dispositivo, contenente le informazioni codificate. Il segnale radio viene ricevuto da un'antenna a tromba, filtrato e inviato a un computer.
I ricercatori hanno anche dimostrato che la radio laser potrebbe ricevere segnali. Il team è stato in grado di controllare a distanza il comportamento del laser utilizzando segnali a microonde da un altro dispositivo.
"Questo tutto in uno, dispositivo integrato è molto promettente per la comunicazione wireless, "ha detto Piccardo. "Mentre il sogno della comunicazione wireless terahertz è ancora lontano, questa ricerca fornisce una chiara tabella di marcia che mostra come arrivarci".
L'Harvard Office of Technology Development ha protetto la proprietà intellettuale relativa a questo progetto e sta esplorando opportunità di commercializzazione.