Tu维也纳研究人员开发世界上最强大的太赫兹量子级联激光器

时间：2021-09-17 17:25:01 来源：

在维也纳技术大学的新开发的Quantum Cascade激光（QCL）。

维也纳技术大学的科学家们已经开发了世界上最强大的太赫兹量子级联激光，突破了马萨诸塞州理工学院持有的以前的纪录。

无论是诊断成像，如何分析未知物质或超快通信 - 太赫兹辐射源都变得越来越重要。在维也纳技术大学，实现了一个重要的突破。

太赫兹波是看不见的，但非常有用;它们可以穿透很多透明光的材料，它们非常适合检测各种分子。可以使用微小量子级联激光器生产太赫兹辐射，只有几毫米宽。这种特殊的激光器由纳米级上的裁缝制成的半导体层组成。在维也纳理工大学（涂维也纳）现已设置新的世界纪录;使用特殊合并技术，两个对称的激光结构已经连接在一起，导致激光的四倍强度。

跳动电子在量子级
联激光器的每层中的电子产生太赫兹光，只允许某些离散的能量水平。如果施加正确的电流，则电子从层跳到层，在每个阶梯以光的形式发射能量。这样，可以通过高效率生产具有亚毫米制度（微波和红外线之间的波长的异乎寻常的太赫兹辐射。

两个激光器连接，创造更大，更高效的激光器。

许多分子以非常特征的方式吸收该光谱区域的光 - 它们可以被认为具有“光学指纹”。因此，太赫兹辐射可用于化学检测器。它对医学成像也起着重要作用;一方面，它是非电离辐射，其能量远低于射射辐射的能量，因此它并不危险。另一方面，其波长短于微波辐射的波长，这意味着它可用于创建更高的分辨率图像。

这些应用程序可能会从星际迷航，便携式多用途分析仪器中回忆传说中的“Tricorder”。为了测量距离的物体和用于医学成像，需要具有非常高光功率的紧凑型光源。

增加激光功率的可能方法是使用更多的半导体层。较高数量的层意味着电子在通过结构时的能量状态，因此发射的光子的数量增加。然而，这种多层结构的生产非常困难。Karl Unterrainer教授在维也纳技术大学的光子学研究所的团队中，现在成功地将两个独立的量子级联激光器合并到所谓的粘接过程中。

“这仅适用于Quantum Cascade结构的非常具体的设计”，Christoph Deutsch（TuVienna）表示，“具有标准量子级联激光器，这绝对是不可能的。”需要对称激光器，通过该激光器通过哪个，电子可以在两个方向上通过。该团队必须学习和弥补通常在激光器中出现的不对称。

两个激光器连接，创造更大，更高效的激光器。

世界历史激光
越高，层数越高，产生更多的光子。除此之外，由于改善的光学性质，效率增加。“这就是为什么将层数加倍最终导致四倍电源”，解释了马丁品牌（图维也纳）。以前的Terahertz Quantum Cascade的世界纪录几乎是250毫瓦的Massachusetts理工学院（麻省理工学院）举办。Tu维也纳的激光现在产生一种辐射瓦特。这不仅是Tu维也纳的另一个记录，突破单瓦屏障被认为是在各种技术领域中应用太赫兹激光的重要步骤。

图像：维也纳理工大学

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