太赫兹技术里程碑：量子级联激光器最新进展分析

2013-12-06 09:30

　　负责该项目的维也纳技术大学光电研究所教授卡尔·安特伦纳尔解释说，要用太赫兹射线测量较远的物体或用于医学成像都需要很大的功率，对于标准的量子级联激光器而言，这肯定是不行的。一种可能的方法就是使用更多的半导体层，层数的增多意味着有更多的电子通过发光的形式释放能量。他的研究小组正是根据这一设想，运用一种被称为“粘接处理”的技术，成功地将两个独立的量子级联激光器结合在了一起。通过采用严格的对称结构和对系统光学性能进行有效优化等手段，他们终于让粘合在一起的两个激光器产生了4个激光器的能量。

　　对太赫兹量子级联技术而言，这不单单是打破了一项世界纪录，突破1瓦特，对太赫兹技术的应用而言将是一个重要的里程碑。

　　2、再次刷新世界纪录

　　美国西北大学的Manijeh Razeghi和她的团队再一次刷新了量子级联激光器(QCL)技术，这次通过与表面栅板分布反馈(DFB)部分之间创立一个斜角，能够将高质量光束（与纯单侧面模式接近）和高功率相结合。原型的输出波长为10.4 um，功率大于6W，衍射低，光质量高。

　　所谓的"β-DFB" 栅板面向光栅划线，与输出激光器端面平衡；激光器谐振腔本身有角度，形成长菱形的谐振腔形状。

　　"我们的共振器在产生高功率和高光束质量的单一模式激光光源方面具有极大的潜能，价格低廉并能在室温下进行操作"，美国西北大学量子设备研究中心(CQD)负责人Manijeh Razeghi表示，"另外，该设计能应用于任何波长的半导体激光器"。β-DFB的发展弥补了量子设备的研究成果，但该项目并没有得到直接的资金资助。

　　设计上的改善，尤其是激光器谐振腔设计和增益介质的优化，有望大幅提高输出功率。可以应用于从安全位置检测瓦斯、爆炸或其他物质。

　　描述研究成果的文章《倾斜谐振腔大范围量子级联激光器（Angled Cavity Broad Area Quantum Cascade Lasers）》已于2012年8月21日在杂志《应用物理快报（Applied Physics Letters）》上发表。

　　3、波兰科学家研究成功生产量子级联激光器技术

　　波兰华沙电子技术研究院新近研究成功制造量子级联激光器的技术。

　　量子级联激光器是当前最新形式的半导体激光器，自1994年问世后，它的商业化使用时间并不长。

　　量子级联激光器是之所以吸引专业人士的眼球是因为它可以制造成便携式的探测器，用来探测像地雷中的甲烷一样的化学物质数量和化学工业中泄露的危险气体；在医学上也同样可以大有作为，可以用它在病人呼出气体中探察疾病的影踪，靠其红外辐射穿透人体的手段对人体进行安全扫描，其查验效果远远超过超声波。

　　报道称，波兰科学家制造的量子级联激光器样机具有前所未有的功率，在室内温度下其红外辐射脉冲达到几十个毫瓦特，低温下达到五个瓦特。这个数值高于设计数值的三倍。量子级联激光器由几百个半导体层组成，被称为超晶格。超晶格层数的变化根据设计模式确定，通常达到几个纳米级。量子级联激光器在半导体材料中用独特方式采用激光传导机制。

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