研究人員在太赫茲量子級聯激光器的控制方面取得了突破，可以以每秒100吉比特的速率傳輸數據——比以每秒100兆位的速度運行的快速以太網快約一千倍。
太(tai)赫茲量子級聯激光(guang)器與其他激光(guang)器的(de)區別在(zai)于，它(ta)們(men)在(zai)電(dian)磁(ci)頻譜(pu)的(de)太(tai)赫茲范圍(wei)內發射光(guang)。它(ta)們(men)可在(zai)光(guang)譜(pu)學(xue)領域(yu)中用于化學(xue)分(fen)析。
激(ji)光還(huan)可(ke)以(yi)最終(zhong)提供超快速，短(duan)跳的(de)無(wu)線鏈(lian)接，在這(zhe)種(zhong)情(qing)況下，大(da)型(xing)數據(ju)集必(bi)須(xu)在醫院(yuan)校園之(zhi)間(jian)，大(da)學之(zhi)間(jian)的(de)研(yan)究機構之(zhi)間(jian)或在衛星通信(xin)中進行傳輸。
為了能夠以這(zhe)些增加的(de)速度發送(song)數(shu)據，需要非常快速地(di)調制激光(guang)器：打開(kai)和關(guan)閉或每秒產生約1000億次脈沖(chong)。
迄(qi)今為止，工程師和科學家還(huan)沒(mei)有找到(dao)實現(xian)這一(yi)目(mu)標的(de)方法(fa)。
利茲大(da)學和(he)諾丁漢(han)大(da)學的一個研究小組認(ren)為，他們(men)已經找(zhao)到了一種結合聲波(bo)和(he)光波(bo)功(gong)率的超快調制方(fang)式。他們(men)在《自然通訊》上發表(biao)了他們(men)的發現。
利茲大學納米電(dian)子(zi)學教授約翰·坎寧安（John Cunningham）說：“這是(shi)令人興(xing)奮的研究。目前，用于調制量(liang)子(zi)級(ji)聯激光器的系統(tong)是(shi)電(dian)驅動的-但該系統(tong)有局限性。
具有(you)諷刺意味的是，提(ti)供調(diao)制的同一電子設備通常會(hui)阻礙調(diao)制速(su)度。我們正在開發的機制反而依賴(lai)于聲波。”
量子(zi)級(ji)聯激光(guang)器非(fei)常有效。當(dang)電子(zi)通過激光(guang)的光(guang)學組件時，它會通過一系列的“量子(zi)阱”，其(qi)中(zhong)電子(zi)的能(neng)級(ji)下降，并發射(she)出光(guang)子(zi)或光(guang)能(neng)脈沖。
一個電子能夠(gou)發射(she)多個光子。在調制期間(jian)控制的是該過(guo)程。
利茲大(da)學(xue)和(he)諾丁漢大(da)學(xue)的研究人員(yuan)并未(wei)使用外部(bu)電(dian)子設備，而(er)是(shi)使用聲波來(lai)振動量(liang)(liang)子級(ji)聯激光器內部(bu)的量(liang)(liang)子阱。
聲(sheng)波是由另(ling)一個(ge)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)的脈沖撞擊(ji)到鋁(lv)膜(mo)上而(er)產生的。這導致薄膜(mo)膨脹和收縮，從而(er)通過量(liang)子級聯激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)發出機械波。
諾丁漢(han)大學(xue)物理學(xue)教(jiao)授托尼·肯特說：“本質上，我們所做的(de)是利用聲(sheng)波來搖動量子級聯激光器內部的(de)復(fu)雜電子狀態。然后我們可以看到其太赫茲光輸出被聲(sheng)波改變了。”
坎寧安教授補充說：“我們(men)沒有達(da)到可以(yi)完(wan)全(quan)停止并開(kai)(kai)始(shi)流動(dong)的情(qing)況，但是(shi)我們(men)能夠將光輸出控制在幾個(ge)百分(fen)點，這是(shi)一個(ge)很(hen)好的開(kai)(kai)始(shi)。
“我們相信，通過進(jin)一步完(wan)善，我們將能夠開發出(chu)一種新(xin)的機(ji)制(zhi)，以完(wan)全控制(zhi)激(ji)(ji)光器的光子發射(she)，甚(shen)至可以與太赫(he)茲激(ji)(ji)光器集成(cheng)產生聲(sheng)音的結構(gou)，從(cong)而(er)不(bu)需要外部(bu)聲(sheng)源。”
肯特教授說(shuo)：“這(zhe)一結果為(wei)物理(li)學和工程學開(kai)辟了一個新(xin)的(de)(de)領域，使(shi)人們可以探索太赫茲聲波和光波之間(jian)的(de)(de)相互作用，這(zhe)可能具有實(shi)際(ji)的(de)(de)技術應用。”
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