เลเซอร์ควอนตัมคาสเคดเทราเฮิร์ตซ์เห็นความก้าวหน้า!

สาขาเทคโนโลยีเลเซอร์ได้ก้าวกระโดดครั้งใหญ่ด้วยการพัฒนาส่วนประกอบที่ก้าวล้ำสำหรับเลเซอร์ควอนตัมคาสเคด (QCLs) เทราเฮิร์ตซ์ (THz)
และเมื่อไม่นานมานี้ กลุ่มนักวิจัยต่างชาติได้ประสบความสำเร็จในการออกแบบเอาท์คัปเปลอร์เสาหินบรอดแบนด์ ซึ่งคาดว่าจะกำหนดนิยามใหม่ของการประยุกต์ใช้และประสิทธิภาพของเลเซอร์ควอนตัมเทราเฮิร์ตซ์ และนำโอกาสการพัฒนาที่กว้างขึ้นสำหรับสาขานี้
แนวทางใหม่ในการออกแบบท่อนำคลื่น
ตัวเชื่อมต่อเอาท์พุตใหม่สร้างขึ้นโดยใช้ท่อนำคลื่นโลหะคู่ระนาบซึ่งได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อจัดการกับความท้าทายที่มีมายาวนานในเลเซอร์ควอนตัมเทระเฮิร์ตซ์ เช่น การออกแบบการสะท้อนแสงและการปล่อยลำแสงแคบบรอดแบนด์ คุณลักษณะที่โดดเด่นของตัวเชื่อมต่อคือความสามารถในการปรับแต่งการสะท้อนแสงของกระจกท่อนำคลื่น ซึ่งนักวิจัยทำได้โดยการสร้างรูปร่างส่วนปลายโดยใช้อัลกอริธึมการออกแบบผกผันที่มีประสิทธิภาพ
เสาอากาศอาร์เรย์แพทช์บรอดแบนด์ในตัว
ระบบจะสร้างรังสีเลเซอร์เทราเฮิร์ตซ์ที่ผสานรวมเข้ากับเสาอากาศบรอดแบนด์แพตช์อาเรย์ ซึ่งเป็นการผสมผสานองค์ประกอบต่างๆ ที่ทำให้การปล่อยแสงบนพื้นผิวง่ายขึ้น ระบบทั้งหมด รวมถึงส่วนประกอบทั้งหมด ได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อรองรับสเปกตรัมช่วงแปดความถี่ในช่วง 2-4 เทราเฮิร์ตซ์
ปฏิวัติหวีความถี่เลเซอร์
ความก้าวหน้าเหล่านี้ได้ถูกนำไปใช้จริงในการสาธิตหวีความถี่เลเซอร์ควอนตัมคาสเคดความถี่เลเซอร์ควอนตัมที่เปล่งคลื่นความถี่บรอดแบนด์ที่พื้นผิวบรอดแบนด์ หวีความถี่เลเซอร์โดยเฉพาะนี้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม มีกำลังเอาท์พุตสูงถึง 13 มิลลิวัตต์ (mW) แบนด์วิธออปติคอลมากกว่า 800 กิกะเฮิรตซ์ (GHz) และโหมดสนามระยะไกลกลีบดอกเดียว นอกจากนี้การกระจายลำแสงยังน้อยกว่า 20 องศาทั้งในทิศทางแนวนอนและแนวตั้ง
ผลการวิจัยนี้มีบทบาทสำคัญในสภาวะการจับคู่เฟสแบบไม่เชิงเส้นของเครื่องกำเนิดพารามิเตอร์เทราเฮิร์ตซ์ (is-TPG) ซึ่งประสบความสำเร็จในการสังเกตคลื่นเทราเฮิร์ตซ์ที่สร้างขึ้นในรูปแบบแบบเรียงซ้อน นักวิจัยกระตุ้นน้ำตกได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้ลำแสงเมล็ดกำลังสูง ซึ่งนำไปสู่การตรวจพบคลื่นเทอร์เฮิร์ตซ์ที่มีลำดับสูงกว่าใหม่ใกล้กับส่วนหน้าสุด
ความก้าวหน้านี้เป็นจุดเด่นในด้านการจัดหาคลื่นเทราเฮิร์ตซ์ การตรวจจับพารามิเตอร์ และการขยายสัญญาณ ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มกำลังขับของแหล่งกำเนิดเทราเฮิร์ตซ์ได้อย่างมีนัยสำคัญ แต่ยังเปิดช่องทางใหม่สำหรับการสำรวจทางทฤษฎีของการสร้างคลื่นเทราเฮิร์ตซ์แบบพาราเมตริกอีกด้วย ความก้าวหน้าครั้งสำคัญนี้ถือเป็นความก้าวหน้าอย่างมากในด้านเทคโนโลยีเลเซอร์ และเปิดโอกาสใหม่ให้กับการใช้งานเทราเฮิร์ตซ์