Терагерцові квантові каскадні лазери бачать прорив!

Сфера лазерних технологій зробила величезний стрибок вперед із розробкою революційних компонентів для терагерцових (ТГц) квантових каскадних лазерів (QCL).
А нещодавно група іноземних дослідників успішно розробила широкосмуговий монолітний роз’єднувач, який, як очікується, переосмислить застосування та продуктивність терагерцових квантових лазерів і забезпечить ширшу перспективу розвитку цієї галузі.
Новий підхід до проектування хвилеводів
Новий вихідний зв’язок побудований на основі плоского біметалічного хвилеводу, розробленого спеціально для вирішення давніх проблем у терагерцових квантових лазерах, таких як конструкція відбивної здатності та широкосмугове випромінювання вузького променя. Відмінною рисою зв’язувача є його здатність точно налаштовувати відбивну здатність дзеркал хвилеводу, чого дослідники досягли шляхом формування торцевих площин за допомогою ефективного зворотного алгоритму проектування.
Інтегрована широкосмугова патч-антена
Система генерує терагерцове лазерне випромінювання, яке тісно інтегровано з широкосмуговою антенною решіткою, комбінацією компонентів, яка полегшує поверхневе випромінювання. Уся система, включаючи всі її компоненти, оптимізована для підтримки октавного спектру в діапазоні 2-4 терагерц.
Революційні лазерні частотні гребінці
Ці досягнення були використані на практиці в демонстрації широкосмугового поверхневого випромінювання терагерцового квантового каскадного лазерного частотного гребінця. Цей конкретний лазерний частотний гребінець продемонстрував чудову продуктивність. Він має вихідну потужність до 13 міліват (мВт), оптичну смугу пропускання понад 800 гігагерц (ГГц) і однопелюстковий режим далекого поля. Крім того, його розбіжність променя становить менше 20 градусів як у горизонтальному, так і у вертикальному напрямках.
Цей результат дослідження відіграє ключову роль у нелінійних умовах фазового узгодження генератора терагерцових параметрів (is-TPG), який успішно спостерігає терагерцові хвилі, що генеруються каскадом. Дослідники ефективно запустили каскад, використовуючи потужний початковий промінь, що призвело до виявлення нових терагерцових хвиль вищого порядку біля торцевої поверхні.
Цей прогрес є віхою в області джерела терагерцових хвиль, виявлення параметрів і підсилення. Це не тільки значно покращує вихідну потужність терагерцових джерел, але й відкриває нові шляхи для теоретичного дослідження генерації параметричних терагерцових хвиль. Цей великий прорив знаменує великий прогрес у галузі лазерних технологій і відкриває абсолютно нові можливості для застосувань терагерцового діапазону.