Çeviren: Ümit Sözbilir Düzenleyen: Tunahan İkiz
Araştırmacılar, terahertz kuantum kademeli lazerlerin[1] kontrolünde, saniyede 100 gigabit oranında veri iletimine yol açabilecek bir atılım yaptılar.
Bu yüksek hızlı veri aktarımı, saniyede 100 megabit hızında çalışan hızlı bir Ethernet’ten yaklaşık bin kat daha hızlı olacaktır.
Terahertz kuantum kademeli lazerleri diğer lazerlerden ayıran şey, elektromanyetik tayfın terahertz aralığında ışık yaymalarıdır. Bunun aynı zamanda kimyasal analizlerde kullanılan spektroskopi alanında uygulamaları vardır.
Lazerler ayrıca büyük veri kümelerinin hastane kampüsleri, üniversitelerdeki araştırma tesisleri arasında veya uydu iletişiminde aktarılması gereken yüksek hızlı, kısa atlama[2] kablosuz bağlantılar da sağlayabilir.
”Bu sonuç fizik ve mühendislik için yeni bir çağ açabilir … ki bu çağ da gerçek teknolojik uygulamalara sahip olabilir.” Profesör Tony Kent, Nottingham Üniversitesi
Bu artan hızlarda veri gönderebilmek için lazerlerin çok hızlı bir şekilde kiplenmesi[3] (modüle edilmesi) gerekir: bu, saniye başına 100 milyar kez açma ve kapatma veya atıma tekabül etmektedir.
Mühendisler ve bilim insanları şimdiye kadar bunu başarmanın bir yolunu geliştiremediler.
Nottingham Üniversitesi ve Leeds Üniversitesi’nden bir akademisyen araştırma ekibi, akustik ve ışık dalgalarının gücünü birleştirerek yüzsek hızlı kipleme sunmanın bir yolunu bulduğuna inanıyor. Bulgular Nature Communications‘da yayımlandı.
Leeds Elektronik ve Elektrik Mühendisliği Okulunda Nanoelektronik Profesörü John Cunningham, “Bu heyecan verici bir araştırma. Şu anda, bir kuantum kademeli lazeri kipleme için sistem elektrikle çalıştırılmaktadır, ancak bu sistemin sınırlamaları vardır.”
“İşin garip yanı, kiplemeyi sağlayan aynı elektronik parçalar genellikle kiplemenin hızına bir fren uygular. Geliştirdiğimiz düzenek bunun yerine akustik dalgalara dayanıyor.”
Bir kuantum kademeli lazeri çok verimlidir. Bir elektron lazerin optik bileşeninden geçerken, elektronun enerji seviyesinin düştüğü ve bir foton veya ışık enerjisi atımı yayımlandığı bir dizi “kuantum kuyusu” içinden geçer. Bir elektron birden fazla foton yayabilir. Kipleme sırasında kontrol edilen bu süreçtir.
Araştırmacılar, harici elektronikler kullanmak yerine, kuantum kademeli lazerin içindeki kuantum kuyularını titreştirmek için akustik dalgalar kullandılar. Akustik dalgalar, başka bir lazerden gelen bir atımın bir alüminyum filme etkisi ile üretilmiştir. Bu, filmin genişlemesine ve büzülmesine neden oldu ve kuantum kademeli lazerinden mekanik bir dalga gönderdi.
Nottingham Fizik Profesörü Tony Kent, “Aslında yaptığımız, kuantum kademeli lazerin içindeki karmaşık elektronik durumları sallamak için akustik dalgayı kullanmaktı. Daha sonra terahertz ışık çıkışının akustik dalga tarafından değiştirildiğini görebiliyorduk.” dedi.
Profesör Cunningham şunları ekledi: “Akışı tamamen durdurabildiğimiz ve başlayabildiğimiz bir duruma ulaşmadık, lakin ışık çıkışını yüzde birkaç seviyesinde kontrol edebildik, bu harika bir başlangıç. Daha fazla ayrıntılandırma ile lazerden foton salınımlarının tam kontrolü için yeni bir düzenek geliştirebileceğimize ve belki de ses üreten yapıları terahertz lazerle bütünleyebileceğimize inanıyoruz, böylece harici bir ses kaynağına ihtiyaç duyulmayacak.”
Profesör Kent şunları söyledi: “Bu sonuç, fizik ve mühendisliğin, gerçek teknolojik uygulamalara sahip olabilecek terahertz ses ve ışık dalgalarının etkileşiminin keşfinde bir araya gelmesi için yeni bir alan açıyor.”
Çalışma, Mühendislik ve Fizik Bilimleri Araştırma Konseyi tarafından finanse edildi.
[1] Bir Kuantum kademeli Lazer (QCL), elektromanyetik tayfın orta ila uzak kızılötesi kısmında ışık yayan bir tür yarı iletken lazerdir. QCL’lerin optik fiziği, diğer yarı iletken lazerlerinkinden farklıdır, çünkü lazer geçişi belirli bir kuantum kuyucuğundaki durumlar arasında gerçekleşir. Buna mukabil bir diyot lazerin lazer geçişi iletim bandı ve değerlik bandı arasında gerçekleşir.
[2] (İng.) short-hop. Genellikle iyonesferin yansıtıcı özelliklerinin radyo iletişiminde kullanımını ifade eder. Daha dikey yönlendirilmiş dalga yayılımı daha kısa atlamalar yapacaktır (eğik olarak gitmesi gereken mesafe artacağından dolayı). Bununla beraber daha uzun ve birden fazla atlama da mümkündür.
[3] Kısaca, bir elektriksel sinyalin değişim işlemine denir.
Kaynak: http://www.leeds.ac.uk/news/article/4541/using_sound_and_light_for_ultra-fast_data_transfer
