Laut einer in Nature Communications veröffentlichten neuen Studie könnte ein winziger Chip, der ein präzise organisiertes "Regenbogen" aus Licht erzeugt, helfen, schnellere, leistungsfähigere 6G-Kommunikation und Präzisionstiming für Quantentechnologien zu ermöglichen.
Forscher der Loughborough University und ein internationales Team haben demonstriert, dass ein mikroskopischer Chip verwendet werden kann, um ein Spektrum präzise abstandshaltiger Lichtfrequenzen zu erzeugen, das dann in mehrere hochfrequente elektromagnetische Signale, sogenannte Millimeterwellen, umgewandelt wird.
Millimeterwellen sind für zukünftige Kommunikationen von wachsendem Interesse, weil sie viel mehr Bandbreite bieten — im Grunde mehr Platz zur Datenübertragung — aber ihre Erzeugung mit der für fortschrittliche Technologien erforderlichen Präzision und Stabilität bleibt eine Herausforderung.
"Die Welt wird zunehmend datenhungrig. Wir wollen mehr Informationen schneller und in höherer Auflösung senden und empfangen, und Millimeterwellen könnten helfen, die Kapazität dafür zu bieten", sagte Dr. Luke Peters vom Emergent Photonics Research Centre der Loughborough University. "Sie könnten letztlich zu schnelleren, leistungsfähigeren 6G-Netzwerken beitragen, aber das Potenzial geht weit über die Kommunikation hinaus."
Die Schlüsselinnovation ist die Art und Weise, wie das Team seinen Mikrokomb erzeugt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen, die nur einen Mikroresonator auf einem Chip verwenden, kombiniert das Loughborough-Design den chipbasierten Mikroresonator mit einer größeren Schleife aus Glasfaser, wodurch ein System entsteht, in dem Laserlicht kontinuierlich durch beide zirkuliert.
"Wir haben im Wesentlichen einen unglaublich präzisen und stabilen 'Regenbogen auf einem Chip' geschaffen, bei dem die Schleife das Licht kontinuierlich durch den Chip zurückführt, wodurch diese Zustände effizient aufgebaut werden, von selbst starten und selbst bei Störung stabil bleiben", sagte Dr. Peters. "Er ist auch bemerkenswert robust. Wir hatten sogar Leute, die neben dem System herumspringen, und der Mikrokomb bleibt stabil."
Das Team demonstrierte auch, dass es den Mikrokomb-"Regenbogen" kontrollieren konnte, indem es einige Frequenzen stärker oder schwächer machte, und zeigte, dass seine Präzision und Stabilität auf die erzeugten Millimeterwellensignale übertragen wurden.
Die Forscher untersuchen nun, wie die Technologie über das Labor hinaus genutzt werden könnte, mit potenziellen Anwendungen in Satellitensystemen, bei denen Größe, Gewicht und Leistung wichtig sind.
