Els làsers de cascada quàntica de terahertz veuen un gran avenç!

El camp de la tecnologia làser ha fet un gran salt endavant amb el desenvolupament de components innovadors per a làsers de cascada quàntica (QCL) de terahertz (THz).
I recentment, un grup d'investigadors estrangers ha dissenyat amb èxit un acoblador monolític de banda ampla, que s'espera que redefineixi l'aplicació i el rendiment dels làsers quàntics de terahertz i aporti una perspectiva de desenvolupament més àmplia per al camp.
Un nou enfocament del disseny de guies d'ona
El nou acoblador de sortida es construeix a partir d'una guia d'ones bimetàl·lica plana dissenyada específicament per abordar els reptes de llarga data dels làsers quàntics de terahertz, com ara el disseny de reflectivitat i l'emissió de feix estret de banda ampla. La característica distintiva de l'acoblador és la seva capacitat per ajustar la reflectivitat dels miralls de la guia d'ones, que els investigadors van aconseguir modelant els plans finals mitjançant un algorisme de disseny invers eficaç.
Antena de matriu de pedaços de banda ampla integrada
El sistema genera radiació làser de terahertz que està estretament integrada amb una antena de matriu de pegats de banda ampla, una combinació de components que facilita l'emissió a la superfície. Tot el sistema, inclosos tots els seus components, està optimitzat per suportar un espectre d'octaves en el rang de 2-4 terahertzs.
Pintes de freqüència làser revolucionaris
Aquests avenços s'han aplicat a la pràctica en la demostració d'una pinta de freqüència làser en cascada quàntica de terahertz de banda ampla que emet superfícies. Aquesta pinta de freqüència làser en particular ha demostrat un rendiment excel·lent. Té una potència de sortida de fins a 13 mil·liwatts (mW), una amplada de banda òptica de més de 800 gigahertz (GHz) i un mode de camp llunyà d'un sol pètal. A més, la seva divergència del feix és inferior a 20 graus tant en sentit horitzontal com vertical.
Aquest resultat de la investigació té un paper clau en les condicions de concordança de fase no lineal del generador de paràmetres de terahertz (is-TPG), que observa amb èxit les ones de terahertz generades en cascada. Els investigadors van activar eficaçment la cascada utilitzant un feix de llavors d'alta potència, que va provocar la detecció de noves ones de terahertz d'ordre superior a prop de la cara final.
Aquest avenç és una fita en el camp de l'obtenció d'ones de terahertz, la detecció de paràmetres i l'amplificació. No només millora significativament la potència de sortida de les fonts de terahertz, sinó que també obre noves vies per a l'exploració teòrica de la generació d'ones paramètriques de terahertz. Aquest gran avenç marca un gran progrés en el camp de la tecnologia làser i obre possibilitats completament noves per a aplicacions de terahertz.