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新型量子级联激光器输出1瓦特太赫兹辐射

时间:2019-10-17   浏览:0次

奥地利维也纳技术大学的一组研究人员制造出一种新型,成功输出了1瓦特的太赫兹辐射,打破了此前由美国麻省理工学院所保持的0.25瓦特的世界纪录,成为目前世界上功率最大的太赫兹量子级联。

太赫兹射线,是波长介于微波与红外之间的一种电磁辐射,由于物资的太赫兹光谱(包括透射谱和反射谱)包括着非常丰富的物理和化学信息,太赫兹技术被认为会对通信、遥感、天文、反恐、医学成像以及生化检测等领域带来极其深远的影响。美国称其为 改变未来世界的十大技术 之一,日本将其列入 国家支柱十大重点战略目标 。但一直以来,高强度的太赫兹辐射源却很难制造。

打破世界纪录的这类新型量子级联器只有几毫米厚,半张邮票大。它具有一个在纳米尺度上量身定做的半导体层,通过使用一种特殊的融会技术,将两个具有对称结构的激光器结合在一起,能使整个系统产生比单个激光器强4倍的激光。由于每层量子级联激光器中的电子只响应特定的、非连续性的能级,当对其施加恰当的电流后,电子就会一层接着一层地进行连续跳跃,而在通过每一层的时候都会以发光的情势释放能量。通过这类方式就能产生波长为亚毫米级(介于微波和红外之间)的太赫兹射线。

负责该项目的维也纳技术大学光电研究所教授卡尔 安特伦纳尔解释说,要用太赫兹射线丈量较远的物体或用于医学成像都需要很大的功率,对标准的量子级联激光器而言,这肯定是不行的。一种可能的方法就是使用更多的半导体层,层数的增多意味着有更多的电子通过发光的形式释放能量。他的研究小组正是根据这一设想,运用一种被称为 粘接处理 的技术,成功地将两个独立的量子级联激光器结合在了一起。通过采用严格的对称结构和对系统光学性能进行有效优化等手段,他们终究让粘合在一起的两个激光器产生了4个激光器的能量。

对太赫兹量子级联技术而言,这不单单是打破了一项世界纪录,突破1瓦特,对太赫兹技术的运用而言将是一个重要的里程碑。

总圈点

与X射线、毫米波、红外光相比,太赫兹射线同样可以成像,且穿透力强、清晰度高、辐射量小。而它的另一大专长就是辨别物体的化学性质,它甚至能分辨出被检查物是爆炸物还是药品。更值得称道的是,相应装备的体积将大大缩小,使用起来会更加便捷,甚至可以拿在手中做各种检测。如此一来,从事放射行业的医生一个月的放射假,可能会因此缩短或取消,不知道他们是该高兴还是失望呢。

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