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)實現(xiàn)各種端點之間的互連。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)，并實現(xiàn)寬帶、安全和節(jié)能的通信。
為了實現(xiàn)這些目標，量子點和量子破折號等低維半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)是實現(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，并強調(diào)了這些光子器件對工業(yè)和社會的影響。這項工作的重要性歸功于強大的全球?qū)W術(shù)合作者，所有量子點技術(shù)專家。
“我們強調(diào)了量子點和量子破折號激光器在低噪聲操作方面的潛力，因為它們具有低粒子數(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強度噪聲的激光器”
“由于多個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)體激光器對反射更加敏感。我們已經(jīng)證明了外延量子點激光器對光反饋的出色穩(wěn)定性，這是推動硅芯片上無隔離傳輸發(fā)展的最大成就。”他們補充道。
“量子點的另一個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)量子點激光器，可以實現(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，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，從而在標準量子極限以下運行的超低噪聲振蕩器在計量學(xué)、光譜學(xué)和任何精密測量中都非常有意義。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現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。”科學(xué)家預(yù)測。
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