Прорыв удалось сделать благодаря управлению лазерами, позволяющими передавать информацию со скоростью примерно 100 Гбит в секунду, тогда как Ethernet делает это со скоростью 100 Мбит в секунду.
Терагерцовые квантовые каскадные лазеры отличаются от других типов лазеров тем, что они излучают свет в терагерцовом диапазоне электромагнитного спектра. Этот тип лазеров широко применяется в области спектроскопии, в частности, при химическом анализе.
Чтобы отправлять данные с такими скоростями, которые позволяют терагерцовые лазеры, они должны модулироваться очень быстро: включаться и выключаться, то есть пульсировать, около 100 млрд раз в секунду. До сих пор ученые не могли реализовать это на практике. Но исследователям из Университета Лидса это удалось, они использовали комбинированную силу акустических и световых волн.
Джон Каннингем, профессор наноэлектроники в Лидсе, рассказывает: «В настоящее время система для модуляции квантового каскадного лазера приводится в действие электрическим приводом, но этот способ имел свои ограничения. По иронии судьбы та же электроника, которая обеспечивает модуляцию, обычно тормозит ее скорость. Разрабатываемый нами механизм опирается на акустические волны».
Вместо использования внешней электроники команды исследователей из университетов Лидса и Ноттингема использовали акустические волны для вибрации квантовых ям внутри квантового каскадного лазера. Эти волны генерировались при воздействии импульса другого лазера на алюминиевую пленку, что заставляло пленку расширяться и сжиматься, посылая механическую волну через квантовый каскадный лазер.
Тони Кент, профессор физики в Ноттингеме, добавляет: «По сути, мы использовали акустическую волну, чтобы «встряхнуть» сложные электронные состояния внутри квантового каскадного лазера, а это, в свою очередь, приводило к тому, что его терагерцовый световой поток изменялся акустической волной».
Профессор Каннингем добавил: «Мы не достигли ситуации, когда могли бы остановить или полностью запустить поток, — но смогли контролировать светоотдачу на несколько процентов, что уже является отличным началом».