เลเซอร์ที่สามารถเปิดและปิดได้หลายพันล้านครั้งต่อวินาทีเป็นแกนหลักของเครือข่ายการสื่อสารด้วยแสง แต่วิธีนี้สามารถทำได้ที่ความถี่เลเซอร์บางความถี่เท่านั้น ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยลีดส์และมหาวิทยาลัยนอตติงแฮมในสหราชอาณาจักรได้ก้าวไปสู่การขยายช่วงความถี่นี้โดยใช้คลื่นเสียงเพื่อปรับการแผ่รังสีควอนตัมเลเซอร์เทราเฮิร์ตซ์ (THz) ในเทคนิคใหม่นี้
อัตราการมอดูเลตจะถูกจำกัดโดยระยะเวลา
ของอะคูสติกพัลส์ที่ใช้ ซึ่งหมายความว่าอัตราสูงสุดหลายร้อยกิกะเฮิรตซ์ (GHz) เป็นไปได้ ข้อมูลนี้สามารถส่งข้อมูลได้ที่ 100 กิกะบิตต่อวินาที ซึ่งเร็วกว่าระบบไร้สายในปัจจุบันประมาณพันเท่า
แม้ว่าสัญญาณ THz จะมีช่วงที่มีประสิทธิภาพที่สั้นกว่าสัญญาณไมโครเวฟที่ใช้ในระบบข้อมูลไร้สายในปัจจุบัน แต่ความถี่ที่สูงกว่านั้นหมายความว่าสามารถส่งข้อมูลได้มากขึ้นในช่วงเวลาเดียวกัน นั่นทำให้การแผ่รังสี THz มีแนวโน้มสำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูลระยะสั้นที่รวดเร็วเป็นพิเศษ เช่น ข้ามวิทยาเขตของโรงพยาบาล ระหว่างศูนย์วิจัยในมหาวิทยาลัยหรือในการสื่อสารผ่านดาวเทียมบางส่วน
อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ระบบดังกล่าวใช้งานได้จริง เลเซอร์ THz จะต้องได้รับการมอดูเลตอย่างรวดเร็วมาก – ประมาณ 100 พันล้านครั้งต่อวินาที นั่นพิสูจน์ให้เห็นถึงความท้าทาย แต่นักวิจัยที่นำโดย John Cunningham ในลีดส์และ Tony Kent ในน็อตติงแฮมกล่าวว่าพวกเขาได้พบวิธีที่จะทำโดยใช้คลื่นอะคูสติกใน THz quantum cascade lasers (QCLs)
การใช้คลื่นเสียงแตกต่างจากเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์
มาตรฐานซึ่งสร้างโฟตอนเมื่ออิเล็กตรอนและรูรวมกันภายในวัสดุที่มีช่องว่างของแถบที่กำหนด QCL ประกอบด้วยชั้นบาง ๆ ของเซมิคอนดักเตอร์หลายสิบชั้น อิเล็กตรอนแต่ละตัวที่เดินทางผ่านอุปกรณ์ “ลดหลั่น” ผ่านชุดของหลุมควอนตัมในเซมิคอนดักเตอร์ที่มีชั้นเหล่านี้ ปล่อยโฟตอนหลายตัวตามที่ความถี่กำหนดโดยโครงสร้างของชั้นเซมิคอนดักเตอร์ เป็นกระบวนการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่ต้องควบคุมเพื่อมอดูเลตเอาท์พุตเลเซอร์
ทางเลือกหนึ่งคือการมอดูเลตเอาท์พุตทางอิเล็กทรอนิกส์ โดยใช้กระแสไบแอสกับ QCL อย่างไรก็ตาม อัตราการมอดูเลตสูงสุดสำหรับระบบดังกล่าวจะดีที่สุดประมาณ 30 GHz ทีมลีดส์และนอตติงแฮมใช้วิธีการตามคลื่นเสียงแทน Aniela Dunn นักวิจัยจากลีดส์และหัวหน้าทีมวิจัยกล่าวว่า “เราสร้างคลื่นเสียงโดยกระทบชีพจรจากเลเซอร์อีกตัวหนึ่งไปยังฟิล์มอลูมิเนียมใน QCL “สิ่งนี้ทำให้ฟิล์มขยายตัวและหดตัว ส่งคลื่นกลผ่านอุปกรณ์”
การวิเคราะห์ทฤษฎีการรบกวนผลที่ตามมา Dunn กล่าวว่าคลื่นกลเหล่านี้ทำให้ระดับพลังงานของอิเล็กตรอนภายในหลุมควอนตัมของ QCL สั่นสะเทือน ทีมงานอธิบายกระบวนการนี้โดยใช้ทฤษฎีการก่อกวน โดยสมมติว่าผลกระทบของพัลส์อะคูสติกมีขนาดเล็ก พวกเขาสามารถปฏิบัติต่อการเปลี่ยนแปลงของระดับพลังงานเสมือนเป็นการรบกวนพฤติกรรมของ QCL ภายใต้สภาวะการทำงานปกติ ซึ่งช่วยให้พวกเขาสามารถคาดการณ์ว่าจำนวนและความถี่ของโฟตอนที่ปล่อยออกมาของ QCL จะเปลี่ยนไปอย่างไรในการตอบสนองต่อคลื่นเสียงที่ใช้
“โดยการประมาณความกว้างของพัลส์อะคูสติก
(ความเครียด) ที่สร้างขึ้นใน QCL เราสามารถคำนวณผลกระทบที่พัลส์เสียงจะมีต่อระดับพลังงานของ QCL” Dunn กล่าวกับPhysics World “ด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปได้ที่เราจะกำหนดผลที่ตามมาของพัลส์ต่อแรงดันไฟฟ้าข้ามอุปกรณ์และกำลัง THz ที่ปล่อยออกมา”
เลเซอร์คอมโบเปิดเทคโนโลยีเทอร์เฮิร์ตซ์แห่งอนาคตพื้นที่สมัครแม้ว่าทีมจะไม่สามารถหยุดและเริ่มโฟตอนโฟตอนจาก QCL ได้อย่างสมบูรณ์ แต่พวกเขาสามารถควบคุมแสงที่เปล่งออกมาได้สองสามเปอร์เซ็นต์ ซึ่งเป็น “การเริ่มต้นที่ยอดเยี่ยม” ตามคำบอกของคันนิงแฮม ในอนาคต พวกเขาหวังว่าจะปรับแต่งเทคนิคเพื่อให้สามารถควบคุมการปล่อยโฟตอนได้มากขึ้น Dunn เสริมว่าพวกเขายังหวังว่าจะรวมโครงสร้างการสร้างเสียงเข้ากับเลเซอร์ THz ด้วยตัวเอง ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งกำเนิดเสียงภายนอก
นอกจากการสื่อสารความเร็วสูง Dunn คิดว่าการปรับเสียงอาจมีประโยชน์ในด้านต่างๆ เช่น สเปกโทรสโกปีความละเอียดสูง การล็อกโหมดแอ็กทีฟ และการสังเคราะห์หวีความถี่ “ในที่สุด มันช่วยให้เราสามารถสำรวจปฏิสัมพันธ์ระหว่างเสียง THz และคลื่นแสง ซึ่งเป็นสิ่งที่สามารถประยุกต์ใช้เทคโนโลยีอย่างแท้จริงได้” เธอกล่าว
พวกเขาติดตั้งระบบสองเนินในถังบรรจุน้ำทรงกลมที่ติดตั้งชุดพายหมุนที่จมอยู่ใต้น้ำใกล้พื้นผิว กล้องสองตัวบันทึกการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเนินทราย การเคลื่อนตัวของตะกอน และการไหลของน้ำ เพื่อสร้างเนินทราย พวกเขาวางกองลูกปัดแก้ว 2.25 กก. สองกองบนฐานของถัง (ดูวิดีโอ) เมื่อพวกเขาหมุนไม้พาย การไหลจะเปลี่ยนกองอย่างรวดเร็วให้กลายเป็นรูปเนินทรายที่มีลักษณะเฉพาะ – ใบหน้าท้ายน้ำที่สูงชันและหน้าต้นน้ำที่ตื้น เนินทรายเริ่มเคลื่อนตัวไปตามลำน้ำ
นักวิจัยพบว่าแม้ว่าเนินทรายจะมีมวลเท่ากัน แต่ก็ไม่ได้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากัน เนินทรายต้นน้ำ – เนินแรกที่ไหลไปตามกระแสน้ำ – เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ แต่เนินทรายปลายน้ำไม่เคลื่อนที่ ตอนแรกมันเคลื่อนที่เร็วกว่าเนินต้นน้ำ แต่เมื่อช่องว่างระหว่างเนินทรายเพิ่มขึ้น มันก็เริ่มช้าลง ในที่สุดก็ถึงจุดสมดุล โดยเนินทรายทั้งสองเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากัน
ต้นน้ำปลุก
การวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาระหว่างเนินทรายกับเนินทรายนี้เกิดขึ้นจากการไหลของของเหลวและโครงสร้างที่ปั่นป่วนที่เกิดจากเนินทรายต้นน้ำ การปลุกที่เกิดจากของเหลวที่ไหลผ่านเนินต้นน้ำจะผลักเนินทรายล่องออกไป
Credit : aioproductions.net americanhovawartclub.com asdcarlopoletti.com askdrwang.com benamatirecruiter.com blisterama.info bobosbigtopbabes.com bookbrouser.com brandrecoveryseries.com burberryoutletshoponline.net
