Отличие терагерцовых квантово-каскадных лазеров от остальных в том, что они излучают свет в спектре частот, расположенном между инфракрасным и сверхвысокочастотным диапазонами. Они применяются в спектроскопии, например, в химическом анализе. Также они могли бы обеспечивать сверхбыструю беспроводную передачу больших объемов данных между соседними зданиями — со скоростью 100 Гбит/с.

Но для того, чтобы послать данные с такой большой скоростью, лазеры нужно очень быстро модулировать — включать/выключать примерно 100 млрд раз в секунду. Инженеры и ученые пока не могут придумать, как это сделать, пишет Phys.org.

Однако исследователи из Университета Лидса и Университета Ноттингема полагают, что поняли — добиться сверхбыстрой модуляции можно, сочетая энергию акустических и световых волн.

Квантово-каскадный лазер весьма эффективен. Когда электрон проходит через оптический компонент лазера, он проходит через серии «квантовых колодцев», где уровень энергии электронов падает, и выделяется фотон. Один электрон способен дать толчок нескольким фотонам. Этот процесс и требует управления с помощью модуляции.

Вместо того чтобы использовать внешнюю электронику, команда исследователей обратилась к звуковым волнам, которые генерируются в результате удара импульса другого лазера об алюминиевую пленку. Удар заставляет плену расширяться и сокращаться, посылая механические волны через квантово-каскадный лазер.

«Фактически, мы использовали акустическую волну, чтобы встряхнуть сложные электронные состояния внутри квантово-каскадного лазера. Затем мы могли убедиться, что терагерцовый свет был изменен акустической волной, — сказал профессор Тони Кент. — Мы не достигли состояния, когда могли бы остановить и запустить поток полностью, но мы в состоянии контролировать свет на несколько процентов, а это уже значительный прогресс».

Ученые полагают, что дальнейшие усовершенствования позволят им разработать новый механизм для полного контроля лазерной эмиссии фотонов, а может быть, даже интегрировать генерирующие звук структуры в терагерцовый лазер, чтобы отпала необходимость во внешнем источнике звука.

Другая команда британских физиков разработала недавно уникальный терагерцовый усилитель — оптический транзистор из двух слоев графена и сверхпроводника. Пока это опытный образец, но в течение года ученые надеются создать коммерческий продукт.