物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 支持嵌入電子、軟件、傳感器、執(zhí)行器和網(wǎng)絡(luò)連接的終端設(shè)備、車輛和建筑物等大量物理對(duì)象之間的互連和數(shù)據(jù)傳輸。在 5G 和 6G 光網(wǎng)絡(luò)中,高速、低延遲的通信可以通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)各種端點(diǎn)之間的互連。此外,由于基于量子定律的新加密協(xié)議,量子技術(shù)正在通過提供更快、更安全的數(shù)據(jù)傳輸來重塑互聯(lián)網(wǎng)的未來。這些關(guān)鍵應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)法則是,它們都需要利用激光源以超快的速度執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù),并實(shí)現(xiàn)寬帶、安全和節(jié)能的通信。
為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo),量子點(diǎn)和量子破折號(hào)等低維半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)高性能激光器的最有吸引力和啟發(fā)式的解決方案之一。來自巴黎電信、法國巴黎綜合理工學(xué)院的 Frédéric Grillot 教授及其同事回顧了他們最近關(guān)于利用由量子點(diǎn)和量子沖刺納米結(jié)構(gòu)制成的有源區(qū)域的納米結(jié)構(gòu)激光器的發(fā)現(xiàn)。該研究證明了使用基于納米結(jié)構(gòu)的光發(fā)射器的重要性,并強(qiáng)調(diào)了這些光子器件對(duì)工業(yè)和社會(huì)的影響。這項(xiàng)工作的重要性歸功于強(qiáng)大的全球?qū)W術(shù)合作者,所有量子點(diǎn)技術(shù)專家。
“我們強(qiáng)調(diào)了量子點(diǎn)和量子破折號(hào)激光器在低噪聲操作方面的潛力,因?yàn)樗鼈兙哂械土W訑?shù)反轉(zhuǎn)因子和減少的放大自發(fā)輻射噪聲以及低線寬增強(qiáng)因子。相干通信、光原子鐘、頻率合成、高分辨率光譜和分布式傳感系統(tǒng)需要具有窄線寬和低相對(duì)強(qiáng)度噪聲的激光器”
“由于多個(gè)光電元件在光子芯片上的高度集成,硅上的異構(gòu)集成混合半導(dǎo)體激光器對(duì)反射更加敏感。我們已經(jīng)證明了外延量子點(diǎn)激光器對(duì)光反饋的出色穩(wěn)定性,這是推動(dòng)硅芯片上無隔離傳輸發(fā)展的最大成就。”他們補(bǔ)充道。
“量子點(diǎn)的另一個(gè)奇特特征是它們具有大的光學(xué)非線性和快速的響應(yīng)速度。使用直接生長在硅上的 InAs 單節(jié)量子點(diǎn)激光器,可以實(shí)現(xiàn)足夠的四波混合轉(zhuǎn)換效率,以證明具有亞皮秒脈沖持續(xù)時(shí)間和 kHz 頻率梳線寬的自鎖模”
“未來可以考慮在量子技術(shù)中部署量子點(diǎn),例如光的相干和壓縮狀態(tài)。特別是,壓縮狀態(tài)可用于替代散粒噪聲受限的激光源,從而在標(biāo)準(zhǔn)量子極限以下運(yùn)行的超低噪聲振蕩器在計(jì)量學(xué)、光譜學(xué)和任何精密測(cè)量中都非常有意義。此外,在依賴糾纏光子的量子密鑰分配中,需要大的壓縮帶寬才能實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。”科學(xué)家預(yù)測(cè)。
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