太赫兹量子级联激光器迎来突破性进展！

2024-01-04 15:54

随着太赫兹（THz）量子级联激光器（QCL）突破性组件的开发，激光技术领域取得了巨大的飞跃。

而近日，国外一组研究人员成功设计了一种宽带单片外耦器，有望重新定义太赫兹量子激光器的应用与性能，为该领域带来更为广阔的发展前景。

波导设计的一种新方法

新的输出耦合器是基于平面双金属波导构建的，其设计专为解决太赫兹量子激光器中的长期挑战，如反射率设计和宽带窄波束发射。该耦合器的显著特点是其微调波导反射镜反射率的能力，研究人员通过使用有效的反设计算法来塑造端面，从而实现了这一能力。

集成宽带贴片阵列天线

该系统生成的太赫兹激光辐射与宽带贴片阵列天线紧密结合，这种元件的结合使表面发射更容易。整个系统（包括其所有组件），都经过优化，以支持2-4太赫兹范围内的八度跨度光谱。

革命性的激光频率梳

这些进步已经在宽带表面发射太赫兹量子级联激光频率梳的演示中得到了实际应用。这种特殊的激光频率梳已经展现出了卓越的性能。它的输出功率高达13毫瓦(mW)，光带宽超过800千兆赫(GHz)，且具有单瓣远场模式。此外，它在水平和垂直方向上的光束发散都小于20°。

这项研究成果在太赫兹参数发生器（is-TPG）的非线性相位匹配条件下发挥了关键作用，成功观察到级联方式产生的太赫兹波。研究人员通过使用高功率种子光束有效触发级联，从而在端面附近探测到新的高阶太赫兹波。

这一进步在太赫兹波源、参数检测和放大领域具有里程碑意义。它不仅显著提升了太赫兹源的输出功率，还为参数太赫兹波产生的理论探索开辟了新途径。这一重大突破，标志着激光技术领域的巨大进步，为太赫兹应用开辟了全新的可能性。

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