Ny laser kan fördubbla datahastigheten

I moderna telekomsystem görs data om till laserpulser innan de skickas in i näten. Det gör att maxhastigheten styrs av hur snabbt intensiteten i laserljuset kan moduleras på bärvågen. För dagens halvledarlasrar ligger gränsen på 40 gigahertz. Den siffran kan komma att mer än fördubblas sedan tyska och brittiska forskare tagit fram en ny typ av pulsad laser.

Nils Gerhardt vid Ruhr-Universität Bochum har tillsammans med forskare vid Strathclyde University i Glasgow klurat ut ett sätt att använda spinnet hos elektroner för att öka modulationshastigheten. Det är något fysiker över hela världen försökt åstadkomma under många år utan att lyckas.

I vanliga halvledarlasrar finns lika många elektroner som har spinnet riktat uppåt som det finns elektroner som har spinnriktningen nedåt. Det gör att spinnet inte spelar någon roll i moduleringen. Men om antalet laddningsbärare med någon av spinnriktningarna ökar så minskar den energi som krävs för att lasern ska börja skicka ut ljus. Det gör att modulationshastigheten kan öka kraftigt.

Men att få obalansen - eller polarisationen - att bestå i rumstemperatur har hittills varit omöjligt. Forskarna löste problemet genom att polarisera elektronerna i halvledarlasern genom att belysa dem med korta pulser polariserat ljus från en annan laser. Resultatet blev en så kallad "spinnlaser".

När forskarna tillämpade tekniken på en vanlig halvledarlaser ökade modulationshastigheten från 4 gigahertz till 11,6 gigahertz. Det är lägre än den modulationshastighet dagens intensitetsmodulerade lasrar arbetar med. Men teoretiska beräkningar visar att principen håller upp till 100 gigahertz. Det är 2,5 gånger mer än dagens maximala modulationshastighet. Att visa att det håller även i praktiken arbetar forskarna med just nu.

Principen bakom den nya pulsade lasern beskrivs i det senaste numret av den vetenskapliga tidskriften Applied Physics Letters.