Terahertz kvantkaskadlasrar ser ett genombrott!

Laserteknikområdet har tagit ett stort steg framåt med utvecklingen av banbrytande komponenter för terahertz (THz) kvantkaskadlasrar (QCL).
Och nyligen har en grupp utländska forskare framgångsrikt designat en monolitisk bredbandsutkopplare, som förväntas omdefiniera tillämpningen och prestandan för terahertz kvantlasrar och ge ett bredare utvecklingsperspektiv för området.
Ett nytt tillvägagångssätt för vågledardesign
Den nya utgångskopplaren är konstruerad baserat på en plan bimetallisk vågledare designad specifikt för att möta långvariga utmaningar i terahertz kvantlasrar, såsom reflektivitetsdesign och bredbandig smalstrålning. Kopplarens utmärkande egenskap är dess förmåga att finjustera reflektiviteten hos vågledarens speglar, vilket forskarna uppnådde genom att forma ändplanen med hjälp av en effektiv invers designalgoritm.
Integrerad bredbandspatch-arrayantenn
Systemet genererar terahertz-laserstrålning som är tätt integrerad med en bredbandspatch-arrayantenn, en kombination av komponenter som gör ytemission enklare. Hela systemet, inklusive alla dess komponenter, är optimerat för att stödja ett oktavspännande spektrum i 2-4 terahertz-intervallet.
Revolutionerande laserfrekvenskammar
Dessa framsteg har kommit till praktisk användning i demonstrationen av en bredbandig ytemitterande terahertz kvantkaskadlaserfrekvenskam. Denna speciella laserfrekvenskam har visat utmärkt prestanda. Den har en uteffekt på upp till 13 milliwatt (mW), en optisk bandbredd på mer än 800 gigahertz (GHz) och ett fjärrfältsläge med en kronblad. Dessutom är dess stråldivergens mindre än 20 grader i både horisontell och vertikal riktning.
Detta forskningsresultat spelar en nyckelroll i de icke-linjära fasmatchande förhållandena för terahertz-parametergeneratorn (is-TPG), som framgångsrikt observerar terahertzvågor som genereras på ett kaskadsätt. Forskarna utlöste effektivt kaskaden genom att använda en fröstråle med hög effekt, vilket ledde till upptäckten av nya högre ordningens terahertzvågor nära ändytan.
Detta framsteg är ett landmärke inom området för terahertz-vågskälla, parameterdetektion och förstärkning. Det förbättrar inte bara avsevärt uteffekten från terahertzkällor, utan öppnar också nya vägar för teoretisk utforskning av parametrisk terahertzvågsgenerering. Detta stora genombrott markerar ett stort framsteg inom laserteknikområdet och öppnar helt nya möjligheter för terahertz-applikationer.