国内外激光行业一周热点回顾:增长点与新技术
1990年代的大部分时间这一探测系统一直都在运行。如果银河系内的两个黑洞发生碰撞,或是一个新的黑洞形成,这一探测系统都应该能够“听见”在宇宙中传来的轻微时空“涟漪”。但事实是,一片寂静。
8、英国研制出世界上功率最大的太赫兹激光器芯片
英国利兹大学的研究人员开发出了世界上功率最大的太赫兹激光器芯片。据报道,该研究团队研制的量子级联太赫兹激光器的输出功率超过1W。新记录比去年维也纳团队的记录高出一倍以上。
太赫兹波具有广泛的潜在应用,包括检测药品、化学特征及爆炸物的遥感,以及人体内非侵入性癌症检测。然而,对科学家和工程师们的主要挑战之一是使激光器功率和紧凑结构能够满足之用要求。
电子与电气工程学院太赫兹电子专家埃德蒙林菲尔德教授指出,即使可以构建一个能够产生大功率太赫兹辐射的大型仪器,但其应用是非常有限的,我们需要的太赫兹激光器不仅能够提供高功率光源,而且还要实现便携式和低成本。利兹团队研制的太赫兹量子级联激光器的尺寸只有几个平方毫米。
林菲尔德教授说,这些激光器的工作过程非常微妙,不同的半导体材料,如砷化镓层建立了一个原子单层。精确地控制每一独立层的厚度和组成,构建半导体材料层数在1000到2000之间。他们突破新型激光器功率记录要归功于具有的利兹专业知识制造这些层状半导体材料,以及合理设计这些材料开发出高功率激光器件的能力。这项工作由工程和物理科学研究委员会(EPSRC)资助。
9、超快激光在半导体上激起“量子液滴”
美国天体物理联合研究实验室的物理学家与德国马尔堡大学的理论学家合作,发现了一类新的准粒子:他们利用超快激光,让半导体内部的多个电子和空穴以新的方式排列组合,凝结成类似于液体的“量子液滴”。尽管寿命只有短暂的25皮秒(1皮秒=万亿分之一秒),但“量子液滴”的稳定性却足以用于研究光和物质的特定形式如何相互作用。
当电子在半导体中流过时,在原本的位置留下一个空穴。电子可以与空穴结合成对,被称为激子,属于准粒子的一种。而新发现的准粒子是电子和空穴以非成对的方式排列而成的微观复合体。研究人员称之为“量子液滴”,因为它既具有量子特性,比如井然有序的能级,同时也拥有一些液体的特性,比如可以产生涟漪。它不同于我们所熟悉的液体水,因为“量子液滴”的大小非常有限,超过这一限度后,电子和空穴之间的这种相关性就会消失。
在这项实验中,研究小组向砷化镓半导体发射每秒约1亿脉冲的超快红色激光。激光脉冲首先产生的是激子,随着脉冲强度增加,更多的电子—空穴对被创建出来。但当激子的密度达到一定水平时,原本绑定的电子和空穴就会解散。电子继而绕空穴形成环形波,就像液体中原子的排列一样。在周围等离子体的压力下,带负电的电子和带正电的空穴被“挤压”成为呈中性的“液滴”。研究人员发现,4个电子和4个空穴就足以构成一滴“液滴”,最多时“液滴”中的电子和空穴数量均可以达到14个。
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