Os pesquisadores fizeram uma descoberta no controle de lasers em cascata quântica de terahertz, o que poderia levar à transmissão de dados a uma taxa de 100 gigabits por segundo - cerca de mil vezes mais rápida do que uma Ethernet rápida operando a 100 megabits por segundo.

O que distingue os lasers em cascata quântica de terahertz de outros lasers é o fato de eles emitirem luz na faixa de terahertz do espectro eletromagnético. Eles têm aplicações no campo da espectroscopia, onde são usados ​​em análises químicas.

Os lasers também podem, eventualmente, fornecer ultrarrápidos, links sem fio de salto curto, onde grandes conjuntos de dados precisam ser transferidos entre campi de hospitais ou entre instalações de pesquisa em universidades - ou em comunicações por satélite.

Para poder enviar dados a essas velocidades aumentadas, os lasers precisam ser modulados muito rapidamente:ligando e desligando ou pulsando cerca de 100 bilhões de vezes a cada segundo.

Até agora, engenheiros e cientistas não conseguiram desenvolver uma maneira de conseguir isso.

Uma equipe de pesquisa da Universidade de Leeds e da Universidade de Nottingham acredita ter encontrado uma maneira de fornecer modulação ultrarrápida, combinando o poder das ondas acústicas e de luz. Eles publicaram suas descobertas hoje em Nature Communications .

John Cunningham, Professor de Nanoeletrônica em Leeds, disse:"Esta é uma pesquisa empolgante. No momento, o sistema para modular um laser em cascata quântica é acionado eletricamente - mas esse sistema tem limitações.

"Ironicamente, a mesma eletrônica que fornece a modulação geralmente freia a velocidade da modulação. O mecanismo que estamos desenvolvendo se baseia em ondas acústicas. "

Um laser em cascata quântica é muito eficiente. Conforme um elétron passa pelo componente óptico do laser, ele passa por uma série de 'poços quânticos' onde o nível de energia do elétron cai e um fóton ou pulso de energia de luz é emitido.

Um elétron é capaz de emitir vários fótons. É este processo que é controlado durante a modulação.

Em vez de usar eletrônicos externos, as equipes de pesquisadores das universidades de Leeds e Nottingham usaram ondas acústicas para vibrar os poços quânticos dentro do laser quântico em cascata.

As ondas acústicas foram geradas pelo impacto de um pulso de outro laser em um filme de alumínio. Isso fez com que o filme se expandisse e contraísse, enviar uma onda mecânica através do laser em cascata quântica.

Tony Kent, Professor de Física em Nottingham disse "Essencialmente, o que fizemos foi usar a onda acústica para sacudir os intrincados estados eletrônicos dentro do laser em cascata quântica. Pudemos então ver que sua emissão de luz em terahertz estava sendo alterada pela onda acústica. "

O professor Cunningham acrescentou:"Não chegamos a uma situação em que pudéssemos parar e iniciar o fluxo completamente, mas fomos capazes de controlar a emissão de luz em alguns pontos percentuais, o que é um ótimo começo.

"Acreditamos que com mais refinamento, seremos capazes de desenvolver um novo mecanismo para o controle completo das emissões de fótons do laser, e talvez até mesmo integrar estruturas que geram som com o laser terahertz, para que nenhuma fonte de som externa seja necessária. "

O professor Kent disse:"Este resultado abre uma nova área para a física e a engenharia se unirem na exploração da interação de ondas de som e luz terahertz, que poderiam ter aplicações tecnológicas reais. "