Você nunca ouviu Dean Martin assim.

Pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard John A. Paulson transmitiram sem fio uma gravação do clássico "Volare" de Martin por meio de um laser semicondutor - a primeira vez que um laser foi usado como transmissor de radiofrequência.

Em um artigo publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences , os pesquisadores demonstraram um laser que pode emitir microondas sem fio, modulá-los, e receber sinais de radiofrequência externos.

"A pesquisa abre a porta para novos tipos de dispositivos híbridos eletrônicos-fotônicos e é o primeiro passo em direção ao Wi-Fi de ultra-alta velocidade, "disse Federico Capasso, o Professor Robert L. Wallace de Física Aplicada e Vinton Hayes Pesquisador Sênior em Engenharia Elétrica, na SEAS e autor sênior do estudo.

Esta pesquisa se baseia em trabalhos anteriores do Laboratório de Capasso. Em 2017, os pesquisadores descobriram que um pente de frequência infravermelho em um laser em cascata quântica poderia ser usado para gerar frequências terahertz, os comprimentos de onda submilimétricos do espectro eletromagnético que podem mover dados centenas de vezes mais rápido do que as plataformas sem fio de hoje. Em 2018, a equipe descobriu que os combs de frequência de laser em cascata quântica também podem atuar como transmissores ou receptores integrados para codificar informações de maneira eficiente.

Agora, os pesquisadores descobriram uma maneira de extrair e transmitir sinais sem fio de pentes de frequência a laser.

Ao contrário dos lasers convencionais, que emitem uma única frequência de luz, os pentes de frequência de laser emitem várias frequências simultaneamente, espaçados uniformemente para se parecer com os dentes de um pente. Em 2018, os pesquisadores descobriram que dentro do laser, as diferentes frequências de luz batem juntas para gerar radiação de microondas. A luz dentro da cavidade do laser fazia os elétrons oscilarem nas frequências de micro-ondas - que estão dentro do espectro de comunicações.

"Se você quiser usar este dispositivo para Wi-Fi, você precisa ser capaz de colocar informações úteis nos sinais de micro-ondas e extrair essas informações do dispositivo, "disse Marco Piccardo, um pós-doutorado na SEAS e primeiro autor do artigo.

A primeira coisa que o novo dispositivo precisava para transmitir sinais de microondas era uma antena. Então, os pesquisadores gravaram uma lacuna no eletrodo superior do dispositivo, criando uma antena dipolo (como as orelhas de coelho na parte superior de uma TV antiga). Próximo, eles modulavam o pente de frequência para codificar informações sobre a radiação de microondas criada pela luz pulsante do pente. Então, usando a antena, as microondas são irradiadas para fora do dispositivo, contendo as informações codificadas. O sinal de rádio é recebido por uma antena em forma de chifre, filtrado e enviado para um computador.

Os pesquisadores também demonstraram que o rádio a laser pode receber sinais. A equipe conseguiu controlar remotamente o comportamento do laser usando sinais de microondas de outro dispositivo.

"Este tudo-em-um, dispositivo integrado é uma grande promessa para comunicação sem fio, "disse Piccardo." Embora o sonho da comunicação sem fio terahertz ainda esteja muito longe, esta pesquisa fornece um roteiro claro que mostra como chegar lá. "

O Harvard Office of Technology Development protegeu a propriedade intelectual relativa a este projeto e está explorando oportunidades de comercialização.