新型太赫茲雷射器 | 只有鞋盒大小,能在室溫下工作

2021-02-24 中國光學

美國科學家研製出一款緊湊型、在室溫下工作、能廣泛調諧的太赫茲雷射器，是迄今性能最優異的太赫茲雷射器，有望在高帶寬通信、超高解析度成像、射電天文學等領域「大顯身手」。

太赫茲頻率範圍位於電磁頻譜（介於微波和紅外線之間）的中間，可廣泛應用於多個科術領域，但由於太赫茲頻率雷射光源體積大、效率低、調諧受限或必須在低溫下工作，所以，這一區域的電磁頻譜對大多數應用而言，仍可望而不可即。

有鑑於此，哈佛大學、麻省理工學院和美國陸軍合作，研製出最新款太赫茲雷射器。它的大小類似於鞋盒的大小，可以在室溫下工作，以產生太赫茲雷射，其頻率可以在很寬的範圍內進行調諧。團隊製造的太赫茲射線設備的重要之處在於它只有鞋盒般的大小。相關論文發表於最新一期《科學》雜誌。

此次研究的突破在於，使用了高度可調諧的量子級聯雷射器作為光泵，能夠有效產生可廣泛調諧的光。哈佛大學的卡帕索·費德裡科等人將這些量子級聯雷射泵與一氧化二氮雷射器結合在一起，並優化了雷射腔和透鏡，產生了接近1太赫茲的頻率。諾貝爾獎獲得者、馬克斯·普朗克量子光學研究所的西奧多·漢斯並沒有參與這項研究。他表示：「由量子級聯雷射器泵浦的分子太赫茲雷射器結構緊湊堅固，提供了高功率和寬調諧範圍，將開闢從傳感到基礎光譜的新應用領域。」論文第一作者，哈佛大學博士後研究員保羅·謝瓦利埃說：「這個概念是通用的，使用該架構，我們可以使用幾乎任何分子的氣體雷射器製造太赫茲光源。」

美國陸軍航空與飛彈中心高級技術專家亨利·埃弗裡特稱：「短距離、高帶寬無線通信、超高解析度雷達和光譜學等領域，都需要這種雷射器。尤其是在測量星際介質的組成和溫度等領域，星際分子在太赫茲區域擁有獨特的光譜『指紋』，天文學家已使用這些『指紋』來測量其組成和溫度，像最新雷射器這樣更好的地面太赫茲輻射源將使這些測量更靈敏、更精確。」

☞文章來源：科技日報

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