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新威尼斯人|美学者在太赫兹激光器研究实现重大突破

2020-09-27 15:25:01

利用激光器将光束改以反感的单色电磁辐射光,彻底改变了我们的生活及工作方式,有数多达五十年的历史。它的众多应用于还包括:超快且高通量的数据通信、制造业、外科手术、条形码扫描器、打印机、无人驾驶技术和激光投影显示器。

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激光还应用于原子和分子光谱学中,可用作各类科学分支和各类化学物质与生物分子的检测和分析。激光可依据其电磁波序内的升空波长展开分类,如激光笔等红外线激光只是其中的一小部分。红外激光可通过光纤用作光通信;紫外激光可用作眼科手术;此外还有太赫兹激光(terahertzlaser),这也是里海大学(LehighUniversity)电子与计算机工程学院副教授SushilKumar研究团队的研究对象。

图为太赫兹光子实验室在电磁波序中,太赫兹激光收到的电磁辐射坐落于微波与红外光之间。其电磁辐射既可以击穿如塑料、纤维织物和硬纸板等少见的包装材料,也对各类化学物质的光学传感和分析十分有效地。

这类激光(太赫兹激光)具有辽阔的应用于前景,可用作非破坏性筛查和检测纸盒好的爆炸物与非法药物,评估药物化合物,筛查皮肤癌,甚至是对恒星与星系构成的研究。光谱学等应用于拒绝激光以准确的波长升空,这一般来说是通过一种被称作“产于对系统(distributed-feedback)”的技术来构建的。

这种可升空准确波长的器件被称作单模激光器(single-modelasers)。由于太赫兹激光器最重要的应用于将在太赫兹光谱学中,因此拒绝单模运营对太赫兹激光器来说特别是在最重要。目前太赫兹激光器仍正处于发展阶段,世界各地的研究人员正试图提高其性能特征,以使其符合商业可行性条件。

太赫兹电磁辐射在传播时会被大气湿度所吸取。因此,其关键拒绝是这类激光必需充足强劲,才能用作几米或更加远距离的光学传感与物质分析,而不被吸取。为此,Kumar的研究团队专心于提升激光的强度和亮度,这在一定程度上可通过减少光功率输入来构建。据麦姆斯咨询报导,最近,由Kumar与Sandia国家实验室(SandiaNationalLaboratories)合作领导的里海大学团队在《大自然通讯(NatureCommunications)》杂志上公开发表了论文,论文报告了一种提升单模激光器输出功率的非常简单而有效地的技术,即为“表面升空(surface-emitting)”(该技术与那些用于“边缘升空”结构的激光器截然不同)。

在这两种类型的激光器中,半导体激光器的表面升空结构为商业化生产激光器的小型化、PCB和测试,获取了独有的优势。这项已公开发表的研究叙述了一种新型技术,通过该技术可在激光器的光学腔内引进特定类型的周期性,使它彻底电磁辐射出高辐射效率的高质量光束,从而使激光器更加强劲。研究中称之为其方案为“混合了二、四阶的布拉格光栅(hybridsecond-andfourth-orderBragggrating)”(这与典型的表面升空激光器的二阶布拉格光栅有所不同,在近30年的时间里,各种各样的此类激光器已被普遍用于)。研究者声称他们的混合光栅方案并不局限于太赫兹激光器,并且这种方案有可能提升普遍的以有所不同波长升空的表面升空半导体激光器的性能。

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该研究辩论了单片单模太赫兹激光器的实验结果,该激光器的功率输入为170毫瓦(milliwatts),这是迄今为止此类激光器中最强劲的激光器。研究指出,所谓的混合光栅需要通过在激光器腔内的刊印光栅的非常简单周期性变化,使激光器升空出有特定波长的激光,同时维持波束质量。Kumar坚决指出,他们的技术在未来大大地改良中,可以构建1瓦特及以上的功率水平,只要解决这个阈值,就能更有行业注目并逐步构建太赫兹激光仪器的潜在商业化。|新威尼斯人。

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