Vous n'avez jamais entendu Dean Martin comme ça.

Des chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences ont transmis sans fil un enregistrement du classique "Volare" de Martin via un laser à semi-conducteur - la première fois qu'un laser a été utilisé comme émetteur de radiofréquence.

Dans un article publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , les chercheurs ont fait la démonstration d'un laser capable d'émettre des micro-ondes sans fil, les moduler, et recevoir des signaux de fréquence radio externes.

"La recherche ouvre la porte à de nouveaux types d'appareils hybrides électro-photoniques et constitue la première étape vers le Wi-Fi ultra-haut débit, " a déclaré Federico Capasso, le professeur Robert L. Wallace de physique appliquée et le chercheur principal Vinton Hayes en génie électrique, à SEAS et auteur principal de l'étude.

Cette recherche s'appuie sur des travaux antérieurs du Capasso Lab. En 2017, les chercheurs ont découvert qu'un peigne de fréquence infrarouge dans un laser à cascade quantique pouvait être utilisé pour générer des fréquences térahertz, les longueurs d'onde submillimétriques du spectre électromagnétique qui pourraient déplacer les données des centaines de fois plus rapidement que les plates-formes sans fil d'aujourd'hui. En 2018, l'équipe a découvert que les peignes de fréquence laser à cascade quantique pouvaient également servir d'émetteurs ou de récepteurs intégrés pour coder efficacement les informations.

Maintenant, les chercheurs ont trouvé un moyen d'extraire et de transmettre des signaux sans fil à partir de peignes de fréquence laser.

Contrairement aux lasers conventionnels, qui émettent une seule fréquence de lumière, les peignes de fréquence laser émettent plusieurs fréquences simultanément, régulièrement espacés pour ressembler aux dents d'un peigne. En 2018, les chercheurs ont découvert qu'à l'intérieur du laser, les différentes fréquences de lumière battent ensemble pour générer un rayonnement micro-ondes. La lumière à l'intérieur de la cavité du laser a fait osciller les électrons à des fréquences micro-ondes, qui se situent dans le spectre des communications.

"Si vous souhaitez utiliser cet appareil pour le Wi-Fi, vous devez pouvoir mettre des informations utiles dans les signaux micro-ondes et extraire ces informations de l'appareil, " a déclaré Marco Piccardo, stagiaire postdoctoral à SEAS et premier auteur de l'article.

La première chose dont le nouvel appareil avait besoin pour transmettre des signaux micro-ondes était une antenne. Donc, les chercheurs ont gravé un espace dans l'électrode supérieure de l'appareil, créer une antenne dipôle (comme les oreilles de lapin sur le dessus d'un vieux téléviseur). Prochain, ils ont modulé la fréquence du peigne pour coder des informations sur le rayonnement micro-ondes créé par la lumière battante du peigne. Puis, à l'aide de l'antenne, les micro-ondes sont émises par l'appareil, contenant les informations codées. Le signal radio est reçu par une antenne cornet, filtré et envoyé à un ordinateur.

Les chercheurs ont également démontré que la radio laser pouvait recevoir des signaux. L'équipe a pu contrôler à distance le comportement du laser en utilisant les signaux micro-ondes d'un autre appareil.

"Ce tout-en-un, dispositif intégré est très prometteur pour la communication sans fil, " a déclaré Piccardo. " Alors que le rêve de la communication sans fil térahertz est encore loin, cette recherche fournit une feuille de route claire montrant comment y parvenir. »

Le Harvard Office of Technology Development a protégé la propriété intellectuelle relative à ce projet et explore les possibilités de commercialisation.