Terahertsialueella toimivalla laserilla on onnistuttu toteuttamaan 4 gigabitin sekuntinopeuteen yltävä langaton tiedonsiirtoyhteys. Tuloksen taustalla on kvanttikaskadilaser, QCL, jota moduloitiin suoraan ilman erillistä modulaattoria. Kyse on merkittävästä teknisestä näytöstä taajuusalueella, jota on pitkään pidetty lupaavana mutta käytännössä vaikeana.
Leedsin yliopiston tutkijat rakensivat vapaan tilan optisen linkin, jossa tiedonsiirron kantataajuus oli 2,4 terahertsiä. Lähettimenä toimi QCL-laser ja vastaanottimena huoneenlämpöinen Schottky-diodiin perustuva detektori. Linkin pituus oli puoli metriä, ja sillä saavutettiin jopa 4 Gbit/s siirtonopeus yksinkertaisella OOK-modulaatiolla. Tämä on noin 200-kertainen parannus aiempiin terahertsialueen QCL-pohjaisiin kokeisiin verrattuna.
Tuloksen ydin ei ole pelkästään nopeudessa, vaan siinä, että se osoittaa terahertsitaajuuksien soveltuvan aidosti nopeaan langattomaan tiedonsiirtoon. Terahertsialue tarjoaa huomattavasti laajemman kaistan kuin mikroaallot, mutta on vähemmän herkkä sironnalle ja kohdistusvirheille kuin näkyvä tai infrapunavalo. Tämä tekee siitä kiinnostavan vaihtoehdon esimerkiksi datakeskusten laiteväliin tai satelliittien välisiin yhteyksiin.
Rajoitukset ovat kuitenkin selviä. Käytetty QCL-laser vaati kryojäähdytyksen noin 19 kelvinin lämpötilaan, eli lähelle −250 celsiusastetta. Jäähdytys on tällä hetkellä suurin yksittäinen este teknologian käytännön sovelluksille. Lisäksi siirtomatka oli lyhyt ja laserin ulostuloteho vain kymmeniä mikrowatteja, mikä asettaa vaatimuksia vastaanottimen herkkyydelle.
Tutkijat kokeilivat myös tehokkaampaa PAM-4-modulaatiota, mutta sen suorituskyky jäi heikommaksi. Tämä paljasti järjestelmän toisen keskeisen rajoitteen: laserin lineaarisuuden ja tehon eivät vielä riitä monitasomodulaatioihin ilman merkittävää signaalinkäsittelyä tai tehokkaampia lähteitä.
Kokonaisuutena tulos on vahva tekninen osoitus. Se ei vielä tarkoita valmiita tuotteita, mutta näyttää, että terahertsialueella voidaan rakentaa erittäin nopeita langattomia yhteyksiä. Seuraavat askeleet ovat selviä: suurempi teho, parempi lineaarisuus ja ennen kaikkea korkeammissa lämpötiloissa toimivat terahertsilaserit. Kun nämä esteet poistuvat, terahertsilinkit voivat siirtyä laboratoriosta käytännön verkkoihin.
Tutkimukseen voi tutustua Nature-lehden sivuilla.
Virtaamamittaus on monissa laitteissa kriittinen mutta usein ongelmallinen toiminto. Perinteiset mekaaniset anturit kuluvat ja jäävät sokeiksi pienille virtausnopeuksille. Ultraäänitekniikkaan perustuvat valmiit moduulit tarjoavat nyt tarkan, huoltovapaan ja helposti integroitavan vaihtoehdon niin kuluttaja- kuin teollisuussovelluksiin.