太赫茲技術(shù)為揭示半導(dǎo)體激光器工作原理提供新視角

　　激光器，即廣泛用在特定頻率下工作的高功率光源。當(dāng)激光打開時是如何選擇各個頻率，以及選擇的速度有多快呢?

　　多年來，已經(jīng)預(yù)言半導(dǎo)體激光器中的工作頻率在幾納秒(即幾十億分之一秒)的時間尺度上穩(wěn)定，并且可以在幾百皮秒(千分之一納秒)時間內(nèi)就能實現(xiàn)改變。

　　然而，到目前為止，還沒有一個探測器能夠精確地測量和證明這一點，最好的結(jié)果只是在納秒級的時間尺度上實現(xiàn)，太慢以至于不能進(jìn)行有效的分析或者被用來開發(fā)最有效的新系統(tǒng)。

　　利茲大學(xué)的研究人員與巴黎、法國以及澳大利昆士蘭大學(xué)的國際同事進(jìn)行合作，使用太赫茲頻率量子級聯(lián)激光器和一種稱為太赫茲時域光譜技術(shù)分析激光穩(wěn)定的整個過程。

　　太赫茲供電技術(shù)可以測量飛秒(百萬分之一毫微秒)尺度的光波長，從而為研究人員提供了前所未有的細(xì)節(jié)水平。通過了解激光器內(nèi)波長變化的速度，以及在微小的時間幀內(nèi)發(fā)生的過程，可以建立更有效的設(shè)備和系統(tǒng)。

　　這項研究的利茲元素是在大學(xué)的太赫茲光子學(xué)實驗室進(jìn)行的，這是布拉格大學(xué)材料研究中心的一部分。

　　據(jù)Iman Kundu博士介紹，利用太赫茲技術(shù)的超快探測能力來觀察激光發(fā)射情況，并從之前的能觀察多個波長，發(fā)展到能夠觀察一個十億分之一秒波長的情況。

　　“現(xiàn)在我們可以看到激光在如此微小的時間范圍內(nèi)的詳細(xì)發(fā)射情況，我們可以看到光從一個穩(wěn)定狀態(tài)到一個新的穩(wěn)定狀態(tài)如何變化的。”

　　“這對于商業(yè)系統(tǒng)設(shè)計者的好處是潛在的。太赫茲技術(shù)雖然不適用于許多領(lǐng)域，但我們相信它的價值在于能夠突出趨勢和解釋集成光子器件的詳細(xì)細(xì)節(jié)，這是在復(fù)雜的成像系統(tǒng)中使用的，它可能對于制藥或電子領(lǐng)域很有用?！?/p>

　　“設(shè)計者可以將這些發(fā)現(xiàn)應(yīng)用到電磁頻譜不同部分的激光器，因為底層物理學(xué)將非常相似?！?/p>

　　利茲大學(xué)的太赫茲電子學(xué)教授Edmund Linfield表示，“我們正在使用太赫茲技術(shù)的高度先進(jìn)的能力來照亮激光器的運行細(xì)節(jié)?！薄拔覀兊难芯恐荚跒楣こ處熀烷_發(fā)者提供研究細(xì)節(jié)，如何尋找一些途徑實現(xiàn)他們自己系統(tǒng)的性能提高。通過這樣，我們將提高國家的科學(xué)和工程在全球中競爭力?！?/p>

　　該成果已發(fā)表在《自然通訊Nature Communications》上，將為半導(dǎo)體激光器的未來發(fā)展奠定基礎(chǔ)。