【独家盘点】2014年度激光器“十大”技术进展

2014-12-12 00:11

　　跨越光和物质世界的极化不稳定粒子，密歇根大学研究人员验证了一种新型、实用、更有效地制造相干激光束的方法。他们制造了第一台由电流而不是光供电的极化激光器，并且可以在室温条件下工作，而不是零摄氏度以下。这项工作可以推动激光器应用计算机芯片替代导线连接，制作更小、功能更强大电子产品。也可以拓宽医疗设备和治疗方法及更多方面的应用。

　　典型激光器由光泵浦增益介质材料放大信号，在泵浦之前，增益介质中的大多数电子处于最低能量态，即基态。一旦受光或电流冲击，电子吸收能量转移到更高能级态，积累一段时间，高能级电子比低能级电子多，设备达到了"粒子束反转"状态。一旦有光或电流对激发电子起相反效果，这些电子又回到基态并释放光。

　　而偏振激光器并不依赖这种"粒子束反转"，所以它不需要很多的启动能量来激发电子，然后再逼其释放光子，阈值电流非常小，这是一个非常有吸引力的特征。

　　该研究小组采用合适的材料，包括坚硬、透明的半导体氮化镓，并配以独特的设计来维持受控鼓励极化形成然后发光。

　　3、太赫兹量子级联激光器自主研制成功

　　今年10月，中国科学院上海技术物理研究所首次自主研制的太赫兹量子级联激光器成功实现激射。中科院红外成像材料与器件重点实验室的科研人员采用先进的分子束外延技术和半导体微纳加工平台自主完成了太赫兹量子级联激光器的结构设计、材料生长和器件制备。激光器经法国国家科学研究中心基础电子学研究所测试，激光频率为2.5THz，最高工作温度为73K，输出功率为5mW；器件性能与英国剑桥大学研制的同样采用"束缚态至连续态跃迁"有源区设计方案的激光器水平相当。

　　太赫兹量子级联激光器的研制难度大，对结构设计、材料生长和器件工艺均有很高的要求。上海技物所首次研制的太赫兹量子级联激光器即获得成功激射，并达到国际先进水平；激光器的结构设计、材料的分子束外延，以及器件的微纳加工与封装均由该所自主完成。这标志着上海技物所依靠自主能力在太赫兹量子级联激光器领域进入世界前列。该项成果已经引起了国际同行的高度关注和兴趣，已有多个研究单位表达了与上海技物所在太赫兹激光领域开展合作的意向。

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