Терахерцови квантови каскадни лазери виждат пробив!

Полето на лазерната технология направи огромен скок напред с разработването на революционни компоненти за терахерцови (THz) квантови каскадни лазери (QCL).
И наскоро група чуждестранни изследователи успешно проектираха широколентов монолитен изходен съединител, който се очаква да предефинира приложението и производителността на терагерцовите квантови лазери и да донесе по-широка перспектива за развитие на полето.
Нов подход към дизайна на вълновода
Новият изходен съединител е конструиран на базата на планарен биметален вълновод, проектиран специално за справяне с дългогодишни предизвикателства в терагерцовите квантови лазери, като дизайн на отражение и широколентово теснолъчево излъчване. Отличителната характеристика на съединителя е способността му да прецизира отразяващата способност на огледалата на вълновода, което изследователите постигат чрез оформяне на крайните равнини, използвайки ефективен алгоритъм за обратен дизайн.
Интегрирана широколентова антена с решетка
Системата генерира терахерцово лазерно лъчение, което е тясно интегрирано с широколентова антена, комбинация от компоненти, която улеснява повърхностното излъчване. Цялата система, включително всички нейни компоненти, е оптимизирана да поддържа октавен спектър в диапазона 2-4 терахерца.
Революционни лазерни честотни гребени
Тези постижения са практическо използвани в демонстрацията на широколентов повърхностно излъчващ терагерцов квантов каскаден лазерен честотен гребен. Този конкретен лазерен честотен гребен показа отлична производителност. Той има изходна мощност до 13 миливата (mW), оптична честотна лента от повече от 800 гигахерца (GHz) и режим на далечно поле с едно венчелистче. В допълнение, неговата дивергенция на лъча е по-малка от 20 градуса както в хоризонтална, така и във вертикална посока.
Този резултат от изследването играе ключова роля в условията на нелинейно фазово съвпадение на генератора на терагерцови параметри (is-TPG), който успешно наблюдава терагерцови вълни, генерирани по каскаден начин. Изследователите ефективно задействаха каскадата, като използваха зародишен лъч с висока мощност, което доведе до откриването на нови терахерцови вълни от по-висок порядък близо до крайната повърхност.
Този напредък е забележителност в областта на източника на терагерцови вълни, откриването на параметри и усилването. Той не само значително подобрява изходната мощност на терахерцовите източници, но също така отваря нови пътища за теоретично изследване на параметричното генериране на терахерцови вълни. Този голям пробив бележи голям напредък в областта на лазерните технологии и отваря напълно нови възможности за терагерцови приложения.