無需對準也能傳數據？超快紫外激光實現萬億分之一秒傳信！

想象一下，未來你的無人機在濃煙彌漫的火災現場穿梭，或者火星車在沙塵暴中穿行，它們之間依然能高速傳遞信息——不是靠無線電，也不是靠普通激光，而是一種肉眼看不見的“超快紫外光”。最近，英國諾丁漢大學和帝國理工學院的科學家聯合研發出一種全新的通信技術：用波長極短的紫外光（UV-C），以每秒數萬億次的速度發送信息，整個過程快到難以想象——一次“眨眼”里，它能完成上百萬億次數據傳輸。這項突破性成果已于2026年1月5日發表在國際頂級期刊《Light: Science & Applications》上，為未來極端環境下的高速通信打開了新大門。

這種新技術的核心，是一套既能“發”又能“收”的紫外激光系統。傳統通信多用紅外線或可見光，但它們有個致命弱點：一旦遇到障礙物——比如煙霧、灰塵、樹葉甚至建筑物拐角——信號就斷了。而這次科學家選用的是波長在100到280納米之間的UV-C紫外光。這種光有個神奇特性：它在空氣中會強烈散射，就像手電筒照進霧里，光會向四面八方彈射。聽起來像是缺點，但恰恰是這個“缺點”讓它能實現“非視距通信”——也就是說，哪怕發射器和接收器之間沒有直線通路，只要光能在空氣中反彈幾次，信息照樣能送達。

但問題來了：UV-C光雖然有用，卻極難操控。過去幾十年，科學家一直缺乏能高效產生和精準探測這種光的設備。要么光源笨重昂貴，要么探測器靈敏度太低，根本沒法實用。這次，研究團隊終于找到了解決方案：他們用一種叫“級聯二次諧波”的光學技巧，在特殊晶體中把普通激光一步步“壓縮”成超短的UV-C脈沖——每個脈沖持續時間不到一飛秒（即一千萬億分之一秒，也就是“萬億分之一秒”的千分之一）。這相當于把一整部高清電影的信息，塞進比閃電還快無數倍的一閃之中。

更關鍵的是接收端。研究人員沒有用傳統硅基傳感器，而是采用了一種叫“硒化鎵”（GaSe）的二維材料——厚度只有幾個原子層，像一張超薄的紙。這種材料對UV-C光極其敏感，即使在室溫下也能快速響應，并且表現出一種罕見的“超線性”特性：光越強，電流增長得越快，這讓微弱信號也能被清晰捕捉。整個探測器是在2英寸藍寶石晶圓上用分子束外延技術“長”出來的，意味著未來可以大規模生產，成本可控。

為了驗證效果，團隊搭建了一個自由空間通信實驗：一邊用UV-C激光編碼信息（比如一段文字或指令），另一邊用二維材料傳感器接收并解碼。結果令人振奮——信息準確無誤地傳過去了，而且速度極快。這意味著，這套系統不僅能用，還能用在真實場景中。

那么，這技術到底能干啥？首先，它特別適合復雜、危險或視線受阻的環境。比如消防員在濃煙中協同作戰，機器人在廢墟里搜救幸存者，或者自動駕駛車隊在沙塵暴中保持聯絡。其次，由于UV-C光不會干擾現有無線電頻段，也不會被輕易截獲，它在軍事保密通信中也有巨大潛力。此外，這種超快激光還能用于超高分辨率顯微成像、材料精密加工，甚至探索量子光學的新現象。

研究負責人阿瑪莉亞·帕塔內教授表示：“這是人類第一次把飛秒級UV-C激光的產生和探測集成在一個兼容制造的平臺上。我們不僅造出了‘槍’，還造出了‘眼睛’。”另一位合作者約翰·蒂施教授則強調，他們的系統效率高、結構相對簡單，有望做成便攜設備，讓更多實驗室和企業用得起。

當然，這項技術離手機里裝一個還很遠。但它的意義在于證明了“超快紫外通信”這條路是可行的。隨著二維材料和光子芯片的發展，未來我們或許能看到指甲蓋大小的UV-C通信模塊，嵌入無人機、衛星甚至可穿戴設備中，在看不見的地方，以光速傳遞關鍵信息。

參考資料：Fast ultraviolet-C photonics: generating and sensing laser pulses on femtosecond timescales” by Benjamin T. Dewes, Tim Klee, Nathan D. Cottam, Joseph J. Broughton, Mustaqeem Shiffa, Tin S. Cheng, Sergei V. Novikov, Oleg Makarovsky, John W. G. Tisch and Amalia Patané, 19 November 2025, Light: Science & Applications. DOI: 10.1038/s41377-025-02042-2