无需对准也能传数据？超快紫外激光实现万亿分之一秒传信！

想象一下，未来你的无人机在浓烟弥漫的火灾现场穿梭，或者火星车在沙尘暴中穿行，它们之间依然能高速传递信息——不是靠无线电，也不是靠普通激光，而是一种肉眼看不见的“超快紫外光”。最近，英国诺丁汉大学和帝国理工学院的科学家联合研发出一种全新的通信技术：用波长极短的紫外光（UV-C），以每秒数万亿次的速度发送信息，整个过程快到难以想象——一次“眨眼”里，它能完成上百万亿次数据传输。这项突破性成果已于2026年1月5日发表在国际顶级期刊《Light: Science & Applications》上，为未来极端环境下的高速通信打开了新大门。

这种新技术的核心，是一套既能“发”又能“收”的紫外激光系统。传统通信多用红外线或可见光，但它们有个致命弱点：一旦遇到障碍物——比如烟雾、灰尘、树叶甚至建筑物拐角——信号就断了。而这次科学家选用的是波长在100到280纳米之间的UV-C紫外光。这种光有个神奇特性：它在空气中会强烈散射，就像手电筒照进雾里，光会向四面八方弹射。听起来像是缺点，但恰恰是这个“缺点”让它能实现“非视距通信”——也就是说，哪怕发射器和接收器之间没有直线通路，只要光能在空气中反弹几次，信息照样能送达。

但问题来了：UV-C光虽然有用，却极难操控。过去几十年，科学家一直缺乏能高效产生和精准探测这种光的设备。要么光源笨重昂贵，要么探测器灵敏度太低，根本没法实用。这次，研究团队终于找到了解决方案：他们用一种叫“级联二次谐波”的光学技巧，在特殊晶体中把普通激光一步步“压缩”成超短的UV-C脉冲——每个脉冲持续时间不到一飞秒（即一千万亿分之一秒，也就是“万亿分之一秒”的千分之一）。这相当于把一整部高清电影的信息，塞进比闪电还快无数倍的一闪之中。

更关键的是接收端。研究人员没有用传统硅基传感器，而是采用了一种叫“硒化镓”（GaSe）的二维材料——厚度只有几个原子层，像一张超薄的纸。这种材料对UV-C光极其敏感，即使在室温下也能快速响应，并且表现出一种罕见的“超线性”特性：光越强，电流增长得越快，这让微弱信号也能被清晰捕捉。整个探测器是在2英寸蓝宝石晶圆上用分子束外延技术“长”出来的，意味着未来可以大规模生产，成本可控。

为了验证效果，团队搭建了一个自由空间通信实验：一边用UV-C激光编码信息（比如一段文字或指令），另一边用二维材料传感器接收并解码。结果令人振奋——信息准确无误地传过去了，而且速度极快。这意味着，这套系统不仅能用，还能用在真实场景中。

那么，这技术到底能干啥？首先，它特别适合复杂、危险或视线受阻的环境。比如消防员在浓烟中协同作战，机器人在废墟里搜救幸存者，或者自动驾驶车队在沙尘暴中保持联络。其次，由于UV-C光不会干扰现有无线电频段，也不会被轻易截获，它在军事保密通信中也有巨大潜力。此外，这种超快激光还能用于超高分辨率显微成像、材料精密加工，甚至探索量子光学的新现象。

研究负责人阿玛莉亚·帕塔内教授表示：“这是人类第一次把飞秒级UV-C激光的产生和探测集成在一个兼容制造的平台上。我们不仅造出了‘枪’，还造出了‘眼睛’。”另一位合作者约翰·蒂施教授则强调，他们的系统效率高、结构相对简单，有望做成便携设备，让更多实验室和企业用得起。

当然，这项技术离手机里装一个还很远。但它的意义在于证明了“超快紫外通信”这条路是可行的。随着二维材料和光子芯片的发展，未来我们或许能看到指甲盖大小的UV-C通信模块，嵌入无人机、卫星甚至可穿戴设备中，在看不见的地方，以光速传递关键信息。

参考资料：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