Internet | Laser

Kaskádové lasery 1000× zrychlí internet. Z optického vlákna vymáčknou víc

Terahertzové frekvenční technologie prošly v posledních několika desetiletích pozoruhodným vývojem. A ještě aby ne, když je jejich vývoj motivován rozmanitou škálou potenciálních aplikací. Ať je to optická komunikace, spektroskopie s vysokým rozlišením anebo metrologie, všechny dychtivě touží po ještě vyšších frekvencích, než je tomu doposud.

Skupina vědců učinila ohromný průlom v kvantově kaskádové laserové technologii a dosáhla právě frekvencí terahertzů. Tímto ale dobré zprávy končí. Technologie totiž ještě potřebuje doladit, aby se mohla dostat na trh.

Technologie kvantově kaskádových laserů se nabízí nejen k použití u optických vláken, ale také u ultrarychlých bezdrátových komunikacích. Prezentovaný kvantově kaskádový laser (QCL) dokáže teoreticky přenášet data rychlostí 100 gigabitů za sekundu. To je stokrát rychleji, než dokáže (gigabitový) Ethernet, jež je v současnosti na většině základních desek, anebo tisíckrát rychleji než jeho starší kolega – Ethernet dodnes se honosící označením Fast (100 Mbit/s).

Jak kvantově kaskádové lasery fungují

Přestože princip laseru fyzikálně popsal Albert Einstein za první světové války v roce 1917, dlouho zůstával jen jako teoretický model. Vytvořit funkční prototyp se podařilo až v roce 1960 americkým výzkumníkům okolo Teodora Mainmana.

QLC historie nadělila podobně. Teoreticky o nich víme, že by mohly fungovat od 70. let, ale první demonstrace proběhla až v roce 1994 v Bellových laboratořích. Princip kaskádových laserů funguje odlišně než běžné polovodičové lasery, kdysi využívané v masovém měřítku například u optických médií CD, DVD či Blu-Ray. Dnes se s nimi kvůli skomírajícím prodejům setkáváme čím dál méně častěji.

Klepněte pro větší obrázek 
Přehled komerčně využívaných laserů

Dřívější lasery dokázaly emitovat pouze jednobarevné světlo. U CD se používá 650nm (červená barva) a v případě Blu-Ray disků pak ještě kratší vlnové délky, 405nm (barva fialová). Kvantově kaskádové lasery, jak může být bystrému oku patrné, tuhle hru mění. Kombinují více vlnových délek dohromady. Laicky používají světla více barev.

Fyzikálně fungují na principu tzv. kvantových přechodů. Prostředí, ve kterém k takovýmto jevům dochází, se skládá z neuvěřitelně tenkých vrstev polovodičů. Mezi nimi je jemná „nádrž“ o velikosti maximálně jednoho nanometru, kterou tvoří vrstvička galia a hliníků. V této „zdrži“ dochází ke kvantovým jevům. To znamená, že se zde elektrony dostávají do excitovaného stavu, ztrácejí energii a vyzařují fotony. Co je ale oproti jiným laserům jiné, je jev, že elektron nevyzařuje foton jen jednou, ale vícekrát za sebou.

Kaskádového jevu se pak dosahuje tak, že je elektron uzavřen v „kvantové pasti“ a tím, jak sestupuje v jednotlivých vrstvách, kaskádách, pokaždé emituje foton. Tenhle princip opakovaného vyzařování dělá kaskádové lasery mnohem výkonnější než všechny dosud známé lasery.

Tabulka – Jak rostly teoretické rychlosti u Wi-Fi:

Rok vydání

Teoretická maximální rychlost

Frekvence

IEEE Standard

1999 54 Mbitů/s 5 GHz 802.11a
1999 11 Mbitů/s 2,4 GHz 802.11b
2003 54 Mbitů/s 2,4 GHz 802.11g
2009 600 Mbitů/s 2,4 GHz a 5 GHz 802.11n
2014 1,3 Gbitů/s 2,4 GHz a 5 GHz 802.11ac
2019 12 Gbitů/s 2,4 GHz a 5 GHz 802.11ax

Potřebujeme „rychlejší světlo“

Posílání takto rychlých dat vyžaduje, aby byl laser velmi rychle modulován. Zapínání a vypínání musí probíhat přibližně 100 miliardkrát za sekundu. Vědci dost dlouho nedokázali vytvořit metodu, jak by se dalo takto rychlé modulace dosáhnout. Tým z Nottinghamské univerzity tvrdí, že našel způsob, jak ultrarychlou modulaci zajistit. Kombinují síly akustických a světelných vln.

Tým pomocí akustických vln ovlivňoval procesy probíhající uvnitř kaskádových „kvantových pastí“. Na výstupu bylo vidět, že světelný terahertzový výstup byl akustickou vlnou proměňován. Vědci tvrdí, že výsledky výzkumu otevírají novou oblast pro fyziku a samotné inženýrství, propojující spolu světy terahertzového zvuku a světelných vln a otevírající tak nový interdisciplinární přístup k problému.

Diskuze (29) Další článek: Milovníci barevného RGB podsvícení už si mohou pořídit i luxusní svítící kabel HDMI

Témata článku: Internet, Wi-Fi, Laser, Albert Einstein, Frekvence, Elektron, Foton, Princip, Optické vlákno, Fast, Bella, Jev, Nottinghamská univerzita, GHz, Vlákno



Poco X5 a X5 Pro láká na slušnou výbavu za rozumné peníze. Mezi oběma rozhoduje fotoaparát

Poco X5 a X5 Pro láká na slušnou výbavu za rozumné peníze. Mezi oběma rozhoduje fotoaparát

** Poco tentokrát do ČR přináší dva modely řady X5 ** Oba zaujmou zajímavým poměrem ceny a výbavy ** V detailech a fotoaparátu se ale výrazně liší

Martin Miksa
MIUIPreviewVideo
Bude to o prsa. Facebook a Instagram pořád neví, kdy jsou zobrazené bradavky porno

Bude to o prsa. Facebook a Instagram pořád neví, kdy jsou zobrazené bradavky porno

**Meta má zjednodušit pravidla a být ke všem spravedlivá **Facebook s Instagram věnují samostatný odstavec bradavkám **Pravidla ale neřeší nebinární, transsexuální a intersexuální osoby

Petr Urban
InstagramFacebookSociální sítě
Google není jen vyhledávač: 15 užitečných funkcí, o kterých možná ani nevíte

Google není jen vyhledávač: 15 užitečných funkcí, o kterých možná ani nevíte

** Google umí kromě vyhledávání i spoustu dalších věcí ** Vybrali jsme více než 15 užitečných funkcí a schopností ** Stačí zadat do vyhledávače ta správná klíčová slova

Karel Kilián
TipyVyhledávačeGoogle
Recenze českého počítače Āsome Studio PRO MiniPC R7. Pro hraní i práci v kompaktním těle

Recenze českého počítače Āsome Studio PRO MiniPC R7. Pro hraní i práci v kompaktním těle

**Počítač zaujme kompaktními rozměry **O grafický i procesorový výkon se postará osmijádrový Ryzen 7 **Nová česká značka překvapí cenou i kvalitou

Jan Pánek
Testy
Návod, jak dostat maximum z Peněženky Google

Návod, jak dostat maximum z Peněženky Google

Služba Google Wallet (Peněženka Google) schlamstla před několika měsíci platební aplikaci Google Pay. Díky tomu se původní platforma rozrostla o další funkce. Je zde však i prostor pro zlepšení.

Jan Spěšný
Za WhatsApp se bude platit! Za předplatné dostanete funkci, která je u konkurence zadarmo

Za WhatsApp se bude platit! Za předplatné dostanete funkci, která je u konkurence zadarmo

** Bylo to jen otázkou času ** Už i WhatsApp nabízí prémiové předplatné ** Za poplatek dostanete funkci, která je u konkurence zadarmo

Martin Chroust
předplatnéWhatsAppMobilní aplikace
Facebook má nejspíš vaše telefonní číslo, i když jste mu ho nikdy nedali. Tímto tajným nástrojem ho můžete smazat

Facebook má nejspíš vaše telefonní číslo, i když jste mu ho nikdy nedali. Tímto tajným nástrojem ho můžete smazat

**Meta poskytuje nástroj na vymazání telefonních čísel a e-mailových adres z Facebooku a Instagramu **V minulosti Mark Zuckebrg popřel, že by Facebook vytvářel stínové profily **Metě teď můžete sebrat klíčové iddentifikátory, pořád o vás ale nejspíš ví mnoho dalšího

Petr Urban
MetaSledováníSociální sítě
Vědci zkoumali přesnost měření stavby těla u hodinek od Samsungu. Výsledky všechny překvapily

Vědci zkoumali přesnost měření stavby těla u hodinek od Samsungu. Výsledky všechny překvapily

** Chytré hodinky běžně bereme jako informativní měřidla ** Jak si však stojí ve srovnání s profesionálními měřiči ** Při měření stavby těla se na hodinky můžete spolehnout

Martin Chroust
Galaxy Watch4Měření
Recenze hry Fire Emblem Engage. Dračí strategie s parádními bitvami a až příliš nezajímavým příběhem

Recenze hry Fire Emblem Engage. Dračí strategie s parádními bitvami a až příliš nezajímavým příběhem

Už je to přes 3 roky, co nás série Fire Emblem vzala na velké strategické dobrodružství. Engage přináší nový svět, nové mechaniky, ale nějak se zapomnělo na poutavý příběh se zajímavými postavami.

Martin Nahodil
Fire Emblem EngageRecenze
Spousta řidičů v Česku riskuje pokutu kvůli umístění držáku mobilního telefonu. Zákon hovoří jasně

Spousta řidičů v Česku riskuje pokutu kvůli umístění držáku mobilního telefonu. Zákon hovoří jasně

** Kam s telefonem v autě, které nemá palubní počítač? ** Variant držáků je celá řada, ale každý má svá specifika ** Není možné jej umístit, kam se vám zlíbí

AutoRevue.cz
LegislativaPro řidičePříslušenství
Máte rádi malé telefony? Pak si oblíbíte tohoto třípalcového drobečka, který není větší než platební karta

Máte rádi malé telefony? Pak si oblíbíte tohoto třípalcového drobečka, který není větší než platební karta

** Dnešní telefony se předhánějí v tom, který z nich bude větší ** Malé telefony na trhu skoro vyhynuly... ** Čínská značka si připravila telefon do dlaně s třípalcovým displejem

Martin Chroust
InfraportKompaktní velikostSmartphony
Jak rozmazat dům, aby vás sousedi nemohli šmírovat. Jde to v Mapách Google i na Mapy.cz

Jak rozmazat dům, aby vás sousedi nemohli šmírovat. Jde to v Mapách Google i na Mapy.cz

** Nelibí se vám, když cizí lidé okukují váš dům? ** Všechny mapové aplikace nabízejí možnost rozmazání snímku ** Máme návod pro Apple Maps, Bing Maps, Mapy Google a Mapy.cz

Karel Kilián
SoukromíNávodyMapy