Terahertzové kvantové kaskádové lasery uvidia prelom!

Oblasť laserovej technológie urobila obrovský skok vpred s vývojom prelomových komponentov pre terahertzové (THz) kvantové kaskádové lasery (QCL).
A nedávno skupina zahraničných výskumníkov úspešne navrhla širokopásmový monolitický výstupný spoj, od ktorého sa očakáva, že predefinuje aplikáciu a výkon terahertzových kvantových laserov a prinesie širšiu perspektívu rozvoja pre túto oblasť.
Nový prístup k dizajnu vlnovodu
Nová výstupná spojka je skonštruovaná na základe planárneho bimetalického vlnovodu navrhnutého špeciálne na riešenie dlhodobých výziev v terahertzových kvantových laseroch, ako je dizajn odrazivosti a širokopásmové vyžarovanie úzkych lúčov. Charakteristickým znakom spojky je jej schopnosť jemne doladiť odrazivosť zrkadiel vlnovodu, čo výskumníci dosiahli tvarovaním koncových rovín pomocou efektívneho inverzného návrhového algoritmu.
Integrovaná širokopásmová anténa
Systém generuje terahertzové laserové žiarenie, ktoré je tesne integrované so širokopásmovou anténou s patchom, čo je kombinácia komponentov, ktoré uľahčujú povrchové vyžarovanie. Celý systém vrátane všetkých jeho komponentov je optimalizovaný na podporu oktávového spektra v rozsahu 2-4 terahertzov.
Revolučné laserové frekvenčné hrebene
Tieto pokroky boli prakticky využité pri demonštrácii širokopásmového povrchovo vyžarujúceho terahertzového kvantového kaskádového laserového frekvenčného hrebeňa. Tento konkrétny laserový frekvenčný hrebeň preukázal vynikajúci výkon. Má výstupný výkon až 13 miliwattov (mW), optickú šírku pásma viac ako 800 gigahertzov (GHz) a režim vzdialeného poľa s jedným okvetným lístkom. Navyše, jeho divergencia lúča je menšia ako 20 stupňov v horizontálnom aj vertikálnom smere.
Tento výsledok výskumu hrá kľúčovú úlohu v podmienkach nelineárneho fázového prispôsobenia generátora terahertzových parametrov (is-TPG), ktorý úspešne pozoruje terahertzové vlny generované kaskádovým spôsobom. Výskumníci efektívne spustili kaskádu pomocou vysokovýkonného lúča semien, čo viedlo k detekcii nových terahertzových vĺn vyššieho rádu v blízkosti koncovej plochy.
Tento pokrok je medzníkom v oblasti zdrojov terahertzových vĺn, detekcie parametrov a zosilnenia. Nielenže výrazne zlepšuje výstupný výkon terahertzových zdrojov, ale otvára aj nové cesty pre teoretické skúmanie generovania parametrických terahertzových vĺn. Tento veľký prelom znamená veľký pokrok v oblasti laserovej technológie a otvára úplne nové možnosti pre terahertzové aplikácie.