最近，科學(xué)家研制出一種新型米粒大小的便攜式太赫茲激光器，其工作溫度為250K(-23℃)，可用于餅干大小的插入式冷卻器。這項研究將推動太赫茲激光器在醫(yī)學(xué)成像、通信、質(zhì)量控制、安全和生物化學(xué)等諸多領(lǐng)域“大顯身手”。
此前，基于芯片的緊湊型激光器已經(jīng)攻克了從紫外線到紅外線的大部分電磁頻譜，使開發(fā)相關(guān)數(shù)字通信、條形碼閱讀器到激光指示器和打印機的技術(shù)成為可能。但頻譜的一個關(guān)鍵區(qū)域仍然未能突破——位于紅外光和微波之間的太赫茲(THz)頻率。
去年，蘇黎世理工大學(xué)物理學(xué)家杰羅姆·法斯特帶領(lǐng)的研究團隊研制出一種太赫茲量子級聯(lián)激光器(QCL)，由上百層砷化鎵和鋁砷化鎵交替組成，工作溫度為210k(-63℃)。這一發(fā)明被認為是彌合半導(dǎo)體電子和光子源之間所謂的“太赫茲間隙”的重大突破。然而，它仍然需要笨重而昂貴的低溫冷卻器，苛刻的冷卻條件將緊湊型太赫茲激光器的技術(shù)限制在了實驗室環(huán)境中。
如今，這種限制已不復(fù)存在。11月2日發(fā)表在《自然·光子學(xué)》雜志上的一項最新研究指出，科學(xué)家采用清潔三能級系統(tǒng)設(shè)計策略，在一塊芯片上制造出一種米粒大小的太赫茲量子級聯(lián)激光器(約為4太赫茲)，其工作溫度為250K(-23℃)，在餅干大小的插入式冷卻器工作溫度范圍之內(nèi)。
意大利國家研究委員會納米科學(xué)研究所的凝聚態(tài)物理學(xué)家米里亞姆·維蒂洛說，這是一項了不起的成就，因為提高太赫茲激光器的溫度一直是研究的長期目標(biāo)。
研究人員表示，室溫太赫茲源可以與室溫下工作的太赫茲探測器配對，目前他們正在開發(fā)這一技術(shù)。這種結(jié)合可能推動太赫茲成像儀等技術(shù)的出現(xiàn)，或者在機場、航空公司等地檢測是否有隱藏的爆炸物、非法藥物，甚至假藥等。
總編輯圈點：
太赫茲的頻率在毫米波和紅外線之間，太赫茲成像技術(shù)、波譜技術(shù)和太赫茲通信，是其應(yīng)用的幾個關(guān)鍵領(lǐng)域。太赫茲有穿墻透視能力，能讓危險因素?zé)o處遁形;一些有機大分子、易燃易爆物在太赫茲特有的光譜特征下，也可以現(xiàn)形。目前，我國在太赫茲通信技術(shù)方面已經(jīng)展開了研究。此文提到的便攜式太赫茲激光器，能夠提升對工作環(huán)境要求頗為苛刻的太赫茲技術(shù)的可用性。畢竟，一項新技術(shù)“飛入尋常百姓家”的第一步，就是不能那么“嬌滴滴”。(實習(xí)記者 張佳欣)
關(guān)鍵詞： 太赫茲激光器
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