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美國西北大學(xué)開發(fā)出一種小型的在室溫下工作的太赫茲源，其核心是一個包含兩個中紅外量子級聯(lián)（QC）激光器的芯片。^[1]采用腔內(nèi)差頻產(chǎn)生技術(shù)，該芯片能發(fā)射出線寬只有6.6GHz、輸出功率達(dá)8.5μW的4THz太赫茲光。

   該研究項目組的領(lǐng)導(dǎo)者是美國西北大學(xué)麥考密克工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的Manijeh Razeghi教授，她在量子級聯(lián)激光器研究領(lǐng)域經(jīng)驗豐富。

    眾所周知，太赫茲輻射可用于安全檢查，太赫茲吸收光譜可用于生物與化合物檢測，通過混頻還能用于探測來自深度空間的弱太赫茲信號。

    但是一直以來，相干太赫茲輻射的產(chǎn)生都非常困難，直到今天人們一直都在努力實現(xiàn)一種易于使用的、結(jié)構(gòu)緊湊的太赫茲源。現(xiàn)有的太赫茲源通常體積較大，包括多個組件，并且可能還需要復(fù)雜的真空電子、外部泵浦激光器和/或低溫冷卻。一個沒有上述諸多限制的、由單一設(shè)備構(gòu)成的太赫茲源，是人們渴望的、理想的下一代太赫茲系統(tǒng)。

    目前Razeghi的研究小組已經(jīng)解決了“限制最初演示的中紅外差頻產(chǎn)生太赫茲輻射的有效性”的兩個關(guān)鍵問題。Razeghi研究小組目前在高功率量子級聯(lián)激光器技術(shù)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平，通過提升中紅外泵浦的功率和光束質(zhì)量，太赫茲輸出功率已顯著增加了超過30倍。

    研究人員還將在激光腔內(nèi)集成了一個新型雙波長衍射光柵，用于創(chuàng)建單縱模中紅外光源，這將會實現(xiàn)線寬非常窄的太赫茲輻射。這種方法獲得的太赫茲頻譜隨電流和溫度的變化不明顯，非常穩(wěn)定，這使其能作為低光水平接收器的一個本地振蕩器，可在天文應(yīng)用中發(fā)揮價值。

    “我們的目標(biāo)是要達(dá)到毫瓦級功率水平，并且實現(xiàn)可調(diào)諧。”Razeghi說，“這在理論上是可能實現(xiàn)的，并且我們已經(jīng)擁有了實現(xiàn)這些潛能所需要的所有工具。”

       Razeghi的該項研究工作獲得了美國國防高級研究計劃局（DARPA）的支持。

參考文獻(xiàn)：

1. Q. Y. Lu et al., Applied Physics Letters 99, 131106 (2011); doi:10.1063/1.3645016.