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科學(xué)家研制出新型太赫茲半導(dǎo)體激光器

據(jù)加州大學(xué)洛杉磯分校官網(wǎng)報(bào)道，該?？蒲腥藛T利用新方法制造出太赫茲頻率下工作的半導(dǎo)體激光器。這一突破或?qū)砜捎糜谔仗剿?、軍事和?zhí)法等領(lǐng)域的新型強(qiáng)大激光器。

科研人員設(shè)計(jì)出的超材料表面既可以放大太赫茲波，又可以反射太赫茲波。

在電磁波譜中，太赫茲的頻率范圍位于微波和紅外線之間。太赫茲波可以在不損傷被檢測物質(zhì)的前提下對塑料、服裝、半導(dǎo)體和藝術(shù)品等進(jìn)行材料分析，還可以用于分析星體的形成和行星大氣的組成。

目前使用可見光的垂直外腔表面發(fā)射激光器(VECSEL)已經(jīng)被廣泛用于生成高能束，但是這種技術(shù)此前并不適用于太赫茲頻率范圍。加州大學(xué)洛杉磯分校的電氣工程副教授本杰明·威廉姆斯帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制了首個(gè)可以在太赫茲頻率范圍使用的VECSEL。

為了使VECSEL在太赫茲頻率范圍發(fā)出高能束，威廉姆斯團(tuán)隊(duì)研制出帶有一個(gè)叫做“反射陣超材料表面鏡”裝置的VECSEL。這種裝置之所以如此命名，是因?yàn)樗粋€(gè)由大量微小天線耦合激光腔組成的陣列，這樣當(dāng)太赫茲波經(jīng)過這個(gè)陣列時(shí)就“看”不到激光腔，反而會(huì)被反射回去，就像被普通的鏡子反射回去一樣。

“把超材料表面和激光器結(jié)合起來還是第一次。”威廉姆斯表示，這一方法既可以使激光器在太赫茲頻率范圍輸出更大的功率，還可以形成高質(zhì)量的激光束，而且超材料的使用可以讓科研人員對激光束進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì)，以生成理想的極化度、形狀和頻率等。

研究成員許璐瑤(音譯)進(jìn)一步解釋說：“通過將超材料表面作為外腔的一部分，我們不但可以改進(jìn)激光束的形狀，還可以通過不同的外腔設(shè)計(jì)來為激光器帶來新功能。例如，通過使用獨(dú)立式電線偏振器或?yàn)V波器作為第二個(gè)反射面，我們只要簡單地旋轉(zhuǎn)偏振器就可以將激光器的輸出功率和效率最大化。”