Dünya üzerinde elektronik cihaz kullanımı her geçen gün artıyor. Gündelik kullanımda cep telefonlarının neredeyse hepsinin akıllı telefona dönüşmesi sonucu kablosuz ağ trafiği katlanarak artmaktadır. Buna endüstri 4.0 ve dolayısıyla nesnelerin interneti (internet of things ya da IOT)  uygulamalarını da eklersek, şimdiye kadar çevrimdışı çalışan sanayinin de artık bu trafiği sıkıştırmak için koca bir tır filosuyla geldiğini görürüz. Kablosuz bağlantıların kapasitesi artırılamazsa, tüm bu trafiğin kabul edilemez darboğazlara yol açacabileceği öngörülüyor.

Yaklaşan 5G ağları geçici bir çözüm olsa da uzun vadede pek de ışık saçmıyor. Bunun için araştırmacılar, terahertz frekanslarına (1 THz = 1 milyon kere milyon Hz) odaklandılar. Terahertz frekanslarında seyahat eden veriler, günümüzün kablosuz ağından yüzlerce kat daha hızlı hareket edebilir.

2017 yılında Harvard John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu (SEAS) araştırmacıları, bir kuantum kaskad lazerindeki kızılötesi frekans tarağının terahertz frekanslarını oluşturmak için yeni bir yol sunabileceğini keşfetti (Kuantum kaskad lazerler, orta ve uzak kızıl-ötesi bölgede emisyonu bulunan katıhal lazerlerdir). Araştırmacılar, bu cihazların bilgiyi verimli şekilde kodlayabilen entegre vericiler veya alıcılar olarak hareket etmesini sağlayan yeni bir kuantum kaskad lazer frekans tarak fenomeni ortaya çıkardı.

Uygulamalı Fizik Profesörü ve makalenin yazarı Federico Capasso, bu çalışmanın, lazer çalışması için tam bir paradigma değişimini temsil ettiğini düşünüyor. Bu yeni olay, optik frekanslarda çalışan bir cihazı – mikrodalga frekanslarında gelişmiş bir modülatöre dönüştürmektedir, ki bu da iletişim sistemlerinde bant genişliğinin verimli kullanımı için teknolojik bir öneme sahiptir.

Frekans tarakları, ışığın farklı frekansların ölçmek için yaygın olarak kullanılan, yüksek hassasiyetli cihazlardır. Tek bir frekans yayan geleneksel lazerlerden farklı olarak, aynı anda bir tarağın dişlerine benzeyecek şekilde eşit aralıklarla birden fazla frekansı yayarlar. Günümüzde, optik frekans tarakları, belirli moleküllerin parmak izlerinin ölçülmesinden, uzak dış gezegenlerin tespit edilmesine kadar birçok uygulama için kullanılmaktadır.

Bununla birlikte, makalenin yazarı Piccardo’ya göre, bu araştırma, lazerin optik çıktısından çok lazerin içinde elektronun iskeletinde ne olduğu ile ilgileniyordu. Literatürde ilk kez optik dalgaboylarında bir lazer, mikrodalga kaynağı olarak çalıştırıldı.

Lazerin içinde, ışığın farklı frekansları mikrodalga radyasyonu oluşturmak için birlikte atıyor. Araştırmacılar, lazer kavitesindeki ışığın, elektronların, iletişim spektrumundaki mikrodalga frekanslarında salınmasına neden olduğunu keşfettiler. Bu salınımlar, bilgiyi bir taşıyıcı sinyaline kodlamak için harici olarak modüle edilebilir.

Piccardo’ya göre böyle bir işlevsellik daha önce hiçbir lazerde gösterilmemiş. Bu çalışmada ayrıca, lazerin tek bir frekans kanalı üzerinden eşzamanlı olarak iki farklı bilgi parçasının gönderilmesini ve bir iletişim bağlantısının diğer ucunda alınabilmesini sağlayan bir kareleme modülatörü olarak işlev görebileceği gösterilmiştir.

Halihazırda terahertz kaynaklarının sınırlı bant genişliği nedeniyle ciddi kısıtlamaları olsa da, bu keşif frekans taraklarının tamamen yeni bir yönünü açıyor ve yakın gelecekte kablosuz iletişim için bir terahertz kaynaklarını bir alternatif olarak sunuyor.

Hazırlayan: Uğur Parlatan
Düzenleyen: Uğur Dağ

Kaynakça:

https://phys.org/news/2018-04-laser-frequency-future-wi-fi.html