Forskare har gjort ett genombrott i kontrollen av terahertz kvantkaskadlasrar, vilket kan leda till överföring av data med en hastighet av 100 gigabit per sekund - cirka tusen gånger snabbare än ett snabbt Ethernet som arbetar med 100 megabit per sekund.

Det som skiljer terahertz kvantkaskadlasrar från andra lasrar är det faktum att de avger ljus i terahertz -området för det elektromagnetiska spektrumet. De har tillämpningar inom spektroskopi där de används i kemisk analys.

Lasrarna kan också så småningom ge supersnabba, trådlösa short-hop-länkar där stora datamängder måste överföras över sjukhuscampus eller mellan forskningsanläggningar på universitet-eller i satellitkommunikation.

För att kunna skicka data med dessa ökade hastigheter, lasrarna måste moduleras mycket snabbt:slås på och av eller pulserar cirka 100 miljarder gånger varje sekund.

Ingenjörer och forskare har hittills misslyckats med att utveckla ett sätt att uppnå detta.

Ett forskargrupp från University of Leeds och University of Nottingham tror att de har hittat ett sätt att leverera ultrasnabb modulering, genom att kombinera kraften hos akustiska och ljusvågor. De har publicerat sina resultat idag i Naturkommunikation .

John Cunningham, Professor i nanoelektronik i Leeds, sade:"Detta är spännande forskning. För närvarande, systemet för modulering av en kvantkaskadlaser drivs elektriskt - men det systemet har begränsningar.

"Ironiskt, samma elektronik som levererar moduleringen brukar sätta en broms på moduleringens hastighet. Mekanismen vi utvecklar förlitar sig istället på akustiska vågor. "

En kvantkaskadlaser är mycket effektiv. När en elektron passerar genom laserns optiska komponent, den går igenom en serie 'kvantbrunnar' där elektronens energinivå sjunker och en foton eller puls av ljusenergi avges.

En elektron kan avge flera fotoner. Det är denna process som styrs under moduleringen.

Istället för att använda extern elektronik, forskargrupperna vid Leeds och Nottingham Universities använde akustiska vågor för att vibrera kvantbrunnarna inuti kvantkaskadlasern.

De akustiska vågorna genererades genom att en puls från en annan laser påverkade en aluminiumfilm. Detta fick filmen att expandera och dra ihop sig, sänder en mekanisk våg genom kvantkaskadlasern.

Tony Kent, Professor i fysik vid Nottingham sa "I huvudsak vad vi gjorde var att använda den akustiska vågen för att skaka de invecklade elektroniska tillstånden inuti kvantkaskadlasern. Vi kunde då se att dess terahertz -ljusutbyte ändrades av den akustiska vågen. "

Professor Cunningham tillade:"Vi nådde inte en situation där vi kunde stanna och starta flödet helt, men vi kunde styra ljuseffekten med några procent, vilket är en bra start.

"Vi tror att med ytterligare förfining, vi kommer att kunna utveckla en ny mekanism för fullständig kontroll av fotonutsläppen från lasern, och kanske till och med integrera strukturer som genererar ljud med terahertz -lasern, så att ingen extern ljudkälla behövs. "

Professor Kent sa:"Detta resultat öppnar ett nytt område där fysik och teknik kan samlas i utforskningen av interaktionen mellan terahertz -ljud och ljusvågor, som kan ha verkliga tekniska tillämpningar. "