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    創紀錄 新型鎖相技術實現太赫茲激光器高輸出功率

    2020-09-29

      等離子體激光器由于其本身的亞波長金屬腔而經受著低輸出功率和光束發散的困擾。
      
      近日,里海大學(Lehigh University)的科研人員研制出一套方案,可以顯著提高激光的發射效率和改善光束質量,研究人員稱之為鎖相的方案。通過該應用,可以實現目前為止最高高功率的太赫茲激光輸出。他們研制出的激光可以產生迄今為止最高的發射效率,并且適用于任何單波長半導體激光量子級聯激光器。
      
      陣列的金屬微腔穿過等離子體波而實現縱向地耦合,從而導致單個光譜模的發射和衍射局限在表面法線方向形成單瓣光束。研究人員將這一方案應用于太赫茲等離子體量子級聯激光器(quantum-cascade lasers,QCLs)和測量峰值功率超過2 W的單模 3.3 THz QCL在窄單瓣光束時的發射,條件為運行溫度為58K時的緊湊型斯特林制冷機。
      
      新的等離子體激光器鎖相方案,與以往在半導體激光器方面的大量文獻中對鎖相激光器的研究截然不同,該方法利用電磁輻射的行波作為等離子體光腔鎖相的工具。同早期的工作相比較,研究人員展示了在功率上可以有一個數量級的增加和至少30倍高的平均功率強度的單模太赫茲QCLs存在。
      
      該方法獲得的太赫茲激光輻射效率是迄今為止任何單波長量子級聯所能達到的最高水平,也是首次報道這種量子級聯的輻射效率超過50%。這一高效率可以說超過了研究人員一開始的預期,這也是為什么他們研制的激光器的輸出功率會顯著的高出以前的激光器的原因。
      
      這項工作的主要創新在于光學腔的設計,它在某種程度上獨立于半導體材料的特性。研究人員認為,在利哈伊大學的利哈伊大學光子學和納米電子學中心,新獲得的電感耦合等離子體(ICP)刻蝕工具在推動這些激光器的性能邊界方面發揮了關鍵作用。這一研究報道可以說是單波長太赫茲激光的范式轉變,窄的光束將會得到發展和在將來繼續發展,同時研究者認為在將來太赫茲的前途非常光明。

    [來源:https://byteclicks.com/]

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