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(xiàng)研究將推動(dòng)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(kāi)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(jī)的技術(shù)成為可能。但頻譜的一個(gè)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(tuán)隊(duì)研制出一種太赫茲量子級(jí)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(rèn)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(shí)驗(yàn)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(xiàng)最新研究指出，科學(xué)家采用清潔三能級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略，在一塊芯片上制造出一種米粒大小的太赫茲量子級(jí)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(guó)家研究委員會(huì)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(shuō)，這是一項(xiàng)了不起的成就，因?yàn)樘岣咛掌澕す馄鞯臏囟纫恢笔茄芯康拈L(zhǎng)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(cè)器配對(duì)，目前他們正在開(kāi)發(fā)這一技術(shù)。這種結(jié)合可能推動(dòng)太赫茲成像儀等技術(shù)的出現(xiàn)，或者在機(jī)場(chǎng)、航空公司等地檢測(cè)是否有隱藏的爆炸物、非法藥物，甚至假藥等。
總編輯圈點(diǎn)：
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(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。太赫茲有穿墻透視能力，能讓危險(xiǎn)因素?zé)o處遁形;一些有機(jī)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(guó)在太赫茲通信技術(shù)方面已經(jīng)展開(kāi)了研究。此文提到的便攜式太赫茲激光器，能夠提升對(duì)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(xiàng)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(shí)習(xí)記者 張佳欣)
關(guān)鍵詞： 太赫茲激光器
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