A Terahertz Quantum Cascade Lasers áttörést!

A lézertechnológia területe óriási előrelépést tett a terahertzes (THz) kvantumkaszkádlézerek (QCL) áttörést jelentő komponenseinek kifejlesztésével.
A közelmúltban pedig külföldi kutatók egy csoportja sikeresen megtervezett egy szélessávú monolitikus csatolót, amely várhatóan újradefiniálja a terahertzes kvantumlézerek alkalmazását és teljesítményét, és szélesebb fejlesztési kilátásokat hoz a területre.
A hullámvezető tervezés új megközelítése
Az új kimeneti csatoló egy sík bimetál hullámvezetőre épül, amelyet kifejezetten a terahertzes kvantumlézerek régóta fennálló kihívásainak kezelésére terveztek, mint például a reflexiós tervezés és a szélessávú keskeny nyalábú emisszió. A csatoló megkülönböztető jellemzője a hullámvezető tükreinek reflexiós képességének finomhangolása, amit a kutatók úgy értek el, hogy hatékony inverz tervezési algoritmus segítségével alakították ki a végsíkokat.
Integrált szélessávú patch array antenna
A rendszer terahertzes lézersugárzást hoz létre, amely szorosan integrálva van egy szélessávú patch array antennával, amely összetevők kombinációja megkönnyíti a felületi sugárzást. A teljes rendszer, beleértve annak összes alkatrészét, úgy van optimalizálva, hogy támogassa az oktávon átívelő spektrumot a 2-4 terahertz tartományban.
Forradalmi lézerfrekvenciás fésűk
Ezeket a fejlesztéseket a gyakorlatban hasznosították a szélessávú felületkibocsátó terahertzes kvantumkaszkád lézerfésű bemutatásakor. Ez a különleges lézerfrekvenciás fésű kiváló teljesítményt nyújtott. Kimenő teljesítménye akár 13 milliwatt (mW), optikai sávszélessége több mint 800 gigahertz (GHz), és egyszirmú távoli látómezővel rendelkezik. Ezenkívül a nyalábdivergencia vízszintes és függőleges irányban is kevesebb, mint 20 fok.
Ez a kutatási eredmény kulcsszerepet játszik a terahertzes paramétergenerátor (is-TPG) nemlineáris fázisillesztési feltételeiben, amely sikeresen figyeli meg a kaszkádszerűen generált terahertz hullámokat. A kutatók hatékonyan indították el a kaszkádot egy nagy teljesítményű magsugár használatával, ami új, magasabb rendű terahertz hullámok észleléséhez vezetett a végfelület közelében.
Ez az előrelépés mérföldkőnek számít a terahertzes hullámok beszerzése, a paraméterek detektálása és erősítése terén. Nemcsak jelentősen javítja a terahertz-források kimenő teljesítményét, hanem új utakat nyit a parametrikus terahertz-hullámgenerálás elméleti feltárásához. Ez a jelentős áttörés nagy előrelépést jelent a lézertechnológia területén, és teljesen új lehetőségeket nyit meg a terahertzes alkalmazások előtt.