新太赫茲設計能在微芯片上蝕刻，可將安裝芯片的太赫茲激光器的功率輸出提高80％。 這新穎的設計顯示了未來工業(yè)成像和化學檢測應用的前景。
一種新技術將安裝微型芯片的太赫茲激光器的功率輸出提高了80％。 圖片由Demin Liu / Molgraphics提供。
高能量太赫茲光源的標準生產(chǎn)方法涉及笨重耗電的桌面裝置。 麻省理工學院，桑迪亞國家實驗室和多倫多大學的研究人員創(chuàng)造了一種能夠分布式反饋的量子級聯(lián)激光器的變體裝置,它能使太赫茲射線發(fā)揮最佳性能。
然而，到目前為止，該裝置還是有一個主要缺點 - 它自然地從兩個相反的方向上發(fā)射輻射。 而太赫茲輻射的大多數(shù)應用需要定向光，所以像這樣的裝置會浪費其一半的能量輸出。 研究小組已經(jīng)找到了一種方法來重定向通常離開激光背后的80％的光，使其沿所需方向行進。
麻省理工學院電氣工程與計算機科學研究生Ali Khalatpour表示，該設計并不與激光體內(nèi)的任何特定介質(zhì)或材料組合有關。
他說：“如果我們拿出更好的增益介質(zhì)，我們也可以增加輸出功率。” “我們增加了功率卻沒有設計一種新的活性介質(zhì)，這是非常困難的，通常，即使是10％的增加，也需要在設計的各個方面進行大量的工作。”
雙向發(fā)射是許多激光設計的常見特征。 然而，對于常規(guī)激光器，通過將鏡子放在激光器的一端上可以很容易地進行補救。 但是太赫茲輻射的波長太長了，研究人員稱之為光子線激光器的新型激光器非常小，因此傳播激光器長度的大部分電磁波實際上位于激光器的外部， 激光一端的鏡子將反射出能量波總能量的一小部分。
研究人員解決這個問題的方法利用了微小激光器設計的特點。 量子級聯(lián)激光器由稱為波導的長矩形脊組成。 在波導中，材料被布置成使得電場沿著波導的長度感應電磁波。
這種叫做駐波的波浪是惰性的，不會從波導中輻射出來。 研究人員將狹縫切割成波導，讓太赫茲射線輻射出來。 狹縫間隔開，使得發(fā)射的波相互增強，其波峰僅沿著波導的軸線重合。 在與波導更傾斜的角度，它們彼此抵消。
研究人員將反射鏡放在波導中的每個孔后面，這個步驟可以無縫地結合到生產(chǎn)波導本身的制造過程中。 反射器比波導寬，并且它們間隔開，使得它們反射的輻射將在一個方向上加強太赫茲波，而在另一個方向上抵消它。
美國宇航局已經(jīng)選擇了新的設備為其銀河系/銀河系外的超大數(shù)據(jù)庫光譜太赫茲觀測臺（GUSTO）任務提供太赫茲發(fā)射。
翻譯/Nick
一種新技術將安裝微型芯片的太赫茲激光器的功率輸出提高了80％。 圖片由Demin Liu / Molgraphics提供。
高能量太赫茲光源的標準生產(chǎn)方法涉及笨重耗電的桌面裝置。 麻省理工學院，桑迪亞國家實驗室和多倫多大學的研究人員創(chuàng)造了一種能夠分布式反饋的量子級聯(lián)激光器的變體裝置,它能使太赫茲射線發(fā)揮最佳性能。
然而，到目前為止，該裝置還是有一個主要缺點 - 它自然地從兩個相反的方向上發(fā)射輻射。 而太赫茲輻射的大多數(shù)應用需要定向光，所以像這樣的裝置會浪費其一半的能量輸出。 研究小組已經(jīng)找到了一種方法來重定向通常離開激光背后的80％的光，使其沿所需方向行進。
麻省理工學院電氣工程與計算機科學研究生Ali Khalatpour表示，該設計并不與激光體內(nèi)的任何特定介質(zhì)或材料組合有關。
他說：“如果我們拿出更好的增益介質(zhì)，我們也可以增加輸出功率。” “我們增加了功率卻沒有設計一種新的活性介質(zhì)，這是非常困難的，通常，即使是10％的增加，也需要在設計的各個方面進行大量的工作。”
雙向發(fā)射是許多激光設計的常見特征。 然而，對于常規(guī)激光器，通過將鏡子放在激光器的一端上可以很容易地進行補救。 但是太赫茲輻射的波長太長了，研究人員稱之為光子線激光器的新型激光器非常小，因此傳播激光器長度的大部分電磁波實際上位于激光器的外部， 激光一端的鏡子將反射出能量波總能量的一小部分。
研究人員解決這個問題的方法利用了微小激光器設計的特點。 量子級聯(lián)激光器由稱為波導的長矩形脊組成。 在波導中，材料被布置成使得電場沿著波導的長度感應電磁波。
這種叫做駐波的波浪是惰性的，不會從波導中輻射出來。 研究人員將狹縫切割成波導，讓太赫茲射線輻射出來。 狹縫間隔開，使得發(fā)射的波相互增強，其波峰僅沿著波導的軸線重合。 在與波導更傾斜的角度，它們彼此抵消。
研究人員將反射鏡放在波導中的每個孔后面，這個步驟可以無縫地結合到生產(chǎn)波導本身的制造過程中。 反射器比波導寬，并且它們間隔開，使得它們反射的輻射將在一個方向上加強太赫茲波，而在另一個方向上抵消它。
美國宇航局已經(jīng)選擇了新的設備為其銀河系/銀河系外的超大數(shù)據(jù)庫光譜太赫茲觀測臺（GUSTO）任務提供太赫茲發(fā)射。
翻譯/Nick
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