리하이 포토닉스 및 나노 전자학 센터의 연구원들은 새로운 위상 고정 기술을 사용하여 테라헤르츠 레이저의 기록적인 고출력 전력을 달성하고 단일 파장 반도체 양자 캐스케이드 레이저의 최대 복사 효율을 보고했다.
테라 헤르츠 레이저가 곧 나타날 수 있습니다. 테라헤르츠 레이저가 발사한 복사는 전자파 스펙트럼에서 마이크로웨이브와 적외광 사이에 있다. 플라스틱, 직물, 판지와 같은 일반적인 포장재를 관통하고 다양한 전자파를 식별하고 감지하는 데 사용할 수 있기 때문에 연구의 초점이 되었습니다. 화학물질과 생물분자는 손상을 입히지 않고 특정 유형의 생물조직을 영상화할 수도 있다. 테라헤르츠 레이저의 잠재력은 전력 출력과 빔 품질을 높여 강도와 밝기를 높이는 데 있다.
이제 Sandia 의 Kumar, Jin, John L. Reno 는 테라헤르츠 기술의 또 다른 돌파구를 보고했습니다. 그들은 새로운 플라즈마 레이저 잠금 기술을 개발하여 테라헤르츠 레이저의 기록적인 고출력 출력을 실현했습니다. 그들의 레이저가 생성하는 방사선 효율은 어떤 단파장 반도체 양자 계단식 레이저 중 가장 높다. 이러한 결과는 Optica 가 2020 년 6 월 12 일 발표한 논문' 단일 스펙트럼 모드에서 출력 전력이 2 W 인 테라헤르츠 플라즈마 레이저 어레이' 에 설명되어 있다.
쿠마르는 "우리가 아는 한 테라헤르츠 레이저의 방사선 효율은 지금까지 어떤 단파장 QCL 이 보여준 것 중 가장 높았으며, 이 QCL 이 50% 이상의 방사선 효율을 달성한 첫 번째 보고서다" 고 말했다. 。 "이렇게 높은 방사능 효율이 우리의 기대를 뛰어넘는 것도 우리의 레이저 출력 전력이 이전 전력보다 현저히 높은 이유 중 하나이다."
반도체 레이저의 광 전력 출력과 빔 품질을 향상시키기 위해 과학자들은 잠금 단계에서 일련의 광강이 방사선을 방출하도록 강제할 수 있는 전자기 제어 시스템인 위상 고정 기술을 자주 사용합니다. 테라헤르츠 QCL 은 금속 코팅의 광학강을 사용하여 빛을 제한합니다. 플라즈마 레이저라고 불리는 레이저로, 복사 성능이 떨어지는 것으로 유명하다. 그들은 기존 문헌에서 사용할 수 있는 기술의 수가 제한되어 있으며, 이러한 기술은 이 플라즈마 레이저의 방사선 효율과 출력 전력을 크게 높이는 데 사용될 수 있다고 밝혔다.
김은 이렇게 말했다. "우리 논문은 새로운 플라즈마 격원 위상 고정 방안을 묘사하는데, 이는 이전에 대량의 반도체 레이저 문헌에서 위상 고정 레이저에 대한 연구와는 확연히 다르다." 확인된 방법은 전자기 복사의 전파 표면파를 플라즈마 광학 캐비티 위상 잠금 도구로 사용합니다. 테라헤르츠 레이저 기록적인 고출력 전력을 실현함으로써 이전 작업보다 한 단계 높아져 이 방법의 유효성을 증명했다. "라고 말했습니다
공동금속층을 따라 전파되지만 공동내부가 아닌 주변 매체를 통해 전파되는 표면파는 Kumar 연구팀이 최근 개발한 독특한 방법으로, 혁신을 계속하여 새로운 방법을 더 탐구할 것이다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 공동명언) 이 팀은 레이저의 출력 전력 수준이 레이저 연구원과 응용 과학자 간의 협력을 통해 이러한 레이저를 기반으로 하는 테라헤르츠 스펙트럼과 센서 플랫폼을 개발할 것으로 예상하고 있습니다.
이 QCL 기술의 혁신은 쿠하이 연구소가 리하이에서 오랫동안 연구한 결과이다. Kumar 와 Jin 은 약 2 년간의 디자인과 실험을 통해 최종 실현 아이디어를 제시했다. Sandia National Laboratory 의 르노 박사와의 협력을 통해 쿠마르와 그의 팀은 반도체 재료를 받아 이 레이저의 양자 계단식 광학 매체를 형성할 수 있게 되었다.
연구원에 따르면, 이 작업의 주요 혁신은 광강의 디자인에 있으며, 어느 정도는 반도체 재료의 성능과 무관하다. 이들은 리하이 CPN 이 새로 획득한 인덕턴스 커플링 플라즈마 (ICP) 에칭 도구가 이 레이저의 성능 한계를 추진하는 데 중요한 역할을 했다고 밝혔다.
쿠마르의 말에 따르면, 이 연구는 좁은 단파장 테라헤르츠 레이저를 개발하는 방법을 나타내며, 앞으로 개발될 것입니다. 이것은 패러다임 전환입니다. 그는 "테라헤르츠 레이저의 미래가 매우 밝아 보인다고 생각한다" 고 덧붙였다.