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新的太赫兹光束激光器可以实现在实验室外运行

太赫兹 太赫兹辐射 量子级联激光器
发布:2020-11-05 11:42:14    

麻省理工学院和滑铁卢大学的研究人员将量子级联激光器应用于下一代。

现在它是便携式的,高功率的,并且可以在实验室环境之外产生太赫兹。这种发展将使其在诸如医院和机场等场所检测皮肤癌和隐藏的违禁品时极为有用。

该团队设法创建了一种设备,该设备不需要运行时通常需要的极端低温,这意味着可以将其传输到其他设置。他们的研究于周一发表在《自然光子学》上。

太赫兹辐射

为了使用太赫兹辐射进行实时成像和快速光谱测量,您需要的温度低至200开尔文,即-100华氏度(-73摄氏度)。直到现在都是如此。

多亏了研究人员团队,这一过程现在可以在250开氏温度,-10华氏度(-23摄氏度)下发生。因此,现在无需在实验室中使用笨重的设备,而是可以使用紧凑的便携式冷却系统在不同的位置进行相同的工作。

研究人员指出,这项新技术正在用于太赫兹量子级联激光器,这是“微型芯片嵌入式半导体激光器”。这些激光器自2002年以来一直存在,研究人员一直在尝试寻找提高其运行温度的方法。

太赫兹量子级联激光器的扫描电子显微镜照片。资料来源:麻省理工学院

“这将使便携式太赫兹成像和光谱系统,将会对中医药,生化,安全等领域的广泛应用产生直接影响,”说胡青,论文的作者之一,麻省理工学院杰出电气工程教授,计算机科学。

该团队的激光长度只有几毫米,比头发还细。之所以称它们为“级联”激光器,是因为电子沿某种阶梯“级联”下来,并在每一步发射出一个光粒子。

研究小组设法降低操作这些激光器所需温度的方法是将激光器中的势垒高度加倍,以防止电子泄漏,这种泄漏在较高温度下会增加。

胡解释说: “我们知道电子束的过度泄漏是杀手,”这意味着如果不使用低温恒温器进行冷却,系统将崩溃。“因此,我们设置了更高的屏障来防止泄漏,而事实证明这是突破的关键。”

该团队对这项新发现持乐观态度,并相信它可以继续前进,从而无需使用冷却器即可产生强大的太赫兹。

正如胡提到的那样:“使用直接声子方案和更高的障碍是前进的方法。当我们达到室温时,我终于可以看到隧道尽头的光线。”

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