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太赫兹级联激光器开辟太赫兹应用新领域

2009-03-25 10:27
木中君
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        来源: AZOoptics.com;电子科大太赫兹研究中心 四川太赫兹应用研究联合课题组 李良 编译

        太赫兹级联激光器是一种新型的家庭半导体激光器,其发射出的电磁波频率在太赫兹范围(即10 赫兹)。由于其潜在的应用前景,目前人们对它的关注日益提高,但它存在的一个主要缺点是:输出光束有着明显的发散性。鉴于此,由法国国家科学研究中心研究员Raffaele Colombelli领导的一个法英联合研究小组,利用一种叫做光子晶体的特殊显微镜部件,结合激光后能对激光束进行控制,大大减小了激光束的发散性。该研究小组在1月8日出版的《自然》杂志上称,这一发现为其在应用领域开辟了新道路,如太赫兹医学成像。

        与位于远红外范围的电磁频谱(在中红外和微波之间)相比,太赫兹波有着突出的优势:它们可以穿透皮肤,衣服,纸张,木材,卡片和塑料。这些特性使其在医疗成像、光谱分析和环境监测(生物制剂的检测,污染物等)方面得到了应用。

        太赫兹级联激光系统因其众多的优势而得到了人们的高度关注,如:(1)结构紧凑;(2)系统使用电能,参考引用的是电力泵浦激光;(3)系统工作在太赫兹频率范围。确实,新一代结构紧凑的辐射频率范围为1至10 THz的装置极具挑战性。这也大概说明了人们为何对太赫兹级联激光器有如此大的兴趣,因为它是唯一的工作于太赫兹频率范围而又结构紧凑的装置。然而,这些有前景的激光器却有一个缺点:其输出光束有着明显的发散性,正是这一缺点限制了其广泛的使用。

        科学家们通过使用结构非常小的光子晶体来影响具有光学性能的材料,从而控制光的轨迹。将其与太赫兹激光结合,科学家们成功地设计出了一个能够发射太赫兹波的系统,而且最重要的是可以精确的控制激光束,从而使激光束的发散大大减小。

        这种新型系统为许多基础应用开辟了新道路。现在,研究人员所要做的是最大限度的提高激光器的输出功率。此外,更为有效地光子晶体控制技术可以使设计的新太赫兹激光器的尺寸进一步缩小。一些成熟的技术可以推广到工作在不同波长范围的激光器设计中。这些可能会导致一些新的应用,尤其是在太赫兹光谱和成像方面。

        这项工作很大程度上归因于Raffaele,他在2004年获得了由欧洲科学基金会颁发的EURYI奖。这让他在Orsay科学院成立了一个研究小组,在那里他主要指导Yannick Chassagneux的博士论文 ,Yannick Chassagneux是该发表文章的主要作者。

(编辑:曾聪)

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