新型量子級聯激光器輸出1瓦特太赫茲輻射

時間:2014-10-15 11:50來源:科技日報作者:yeyan 點擊:
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摘要:奧地利維也納技術大學的一組研究人員制造出一種新型量子級聯激光器,成功輸出了1瓦特的太赫茲輻射,打破了此前由美國麻省理工學院所保持的0.25瓦特的世界紀錄,成為目前世界上功率最大的太赫茲量子級聯激光器。

關鍵字:量子級聯激光器,激光器,太赫茲輻射

  奧地利維也納技術大學的一組研究人員制造出一種新型量子級聯激光器,成功輸出了1瓦特的太赫茲輻射,打破了此前由美國麻省理工學院所保持的0.25瓦特的世界紀錄,成為目前世界上功率最大的太赫茲量子級聯激光器。

  太赫茲射線,是波長介于微波與紅外之間的一種電磁輻射,由于物質的太赫茲光譜(包括透射譜和反射譜)包含著非常豐富的物理和化學信息,太赫茲技術被認為會對通信、遙感、天文、反恐、醫學成像以及生化檢測等領域帶來極為深遠的影響。美國稱其為“改變未來世界的十大技術”之一,日本將其列入“國家支柱十大重點戰略目標”。但一直以來,高強度的太赫茲輻射源卻很難制造。

  打破世界紀錄的這種新型量子級聯激光器只有幾毫米厚,半張郵票大。它具有一個在納米尺度上量身定做的半導體層,通過使用一種特殊的融合技術,將兩個具有對稱結構的激光器結合在一起,能使整個系統產生比單個激光器強4倍的激光。由于每層量子級聯激光器中的電子只響應特定的、非連續性的能級,當對其施加恰當的電流后,電子就會一層接著一層地進行連續跳躍,而在通過每一層的時候都會以發光的形式釋放能量。通過這種方式就能產生波長為亞毫米級(介于微波和紅外之間)的太赫茲射線。

  負責該項目的維也納技術大學光電研究所教授卡爾·安特倫納爾解釋說,要用太赫茲射線測量較遠的物體或用于醫學成像都需要很大的功率,對于標準的量子級聯激光器而言,這肯定是不行的。一種可能的方法就是使用更多的半導體層,層數的增多意味著有更多的電子通過發光的形式釋放能量。他的研究小組正是根據這一設想,運用一種被稱為“粘接處理”的技術,成功地將兩個獨立的量子級聯激光器結合在了一起。通過采用嚴格的對稱結構和對系統光學性能進行有效優化等手段,他們終于讓粘合在一起的兩個激光器產生了4個激光器的能量。

  對太赫茲量子級聯技術而言,這不單單是打破了一項世界紀錄,突破1瓦特,對太赫茲技術的應用而言將是一個重要的里程碑。

  總編輯圈點

  與X射線、毫米波、紅外光相比,太赫茲射線同樣可以成像,且穿透力強、清晰度高、輻射量小。而它的另一大專長就是辨別物體的化學性質,它甚至能分辨出被檢查物是爆炸物還是藥品。更值得稱道的是,相應設備的體積將大大縮小,使用起來會更加便捷,甚至可以拿在手中做各種檢測。如此一來,從事放射行業的醫生一個月的放射假,可能會因此縮短或取消,不知道他們是該高興還是失望呢。

【光粒網綜合報道】( 責任編輯:yeyan )
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