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新型緊湊太赫茲激光器能在室溫下工作

為更好的成像和通信鋪平道路

時間:2019-11-19 10:00:00 來源:科技日報

  美國科學家研制出一款緊湊型、在室溫下工作、能廣泛調諧的太赫茲激光器,是迄今性能最優異的太赫茲激光器,有望在高帶寬通信、超高分辨率成像、射電天文學等領域“大顯身手”。


  太赫茲頻率范圍位于電磁頻譜(介于微波和紅外線之間)的中間,可廣泛應用于多個科術領域,但由于太赫茲頻率激光光源體積大、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。


  有鑒于此,哈佛大學、麻省理工學院和美國陸軍合作,研制出最新款太赫茲激光器。相關論文發表于最新一期《科學》雜志。


  此次研究的突破在于,使用了高度可調諧的量子級聯激光器作為光泵,能夠有效產生可廣泛調諧的光。哈佛大學的卡帕索·費德里科等人將這些量子級聯激光泵與一氧化二氮激光器結合在一起,并優化了激光腔和透鏡,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·漢斯并沒有參與這項研究。他表示:“由量子級聯激光器泵浦的分子太赫茲激光器結構緊湊堅固,提供了高功率和寬調諧范圍,將開辟從傳感到基礎光譜的新應用領域。”


  論文第一作者,哈佛大學博士后研究員保羅·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激光器制造太赫茲光源。”


  美國陸軍航空與導彈中心高級技術專家亨利·埃弗里特稱:“短距離、高帶寬無線通信、超高分辨率雷達和光譜學等領域,都需要這種激光器。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,像最新激光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。”


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