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cyqdesign

2018-12-17 12:14

麻省理工新型太赫茲激光器性能飛躍式提升

麻省理工學(xué)院（MIT）研究人員設(shè)計的新一代太赫茲激光器是全球首個同時達(dá)到三個關(guān)鍵性能目標(biāo)的激光器，這三個關(guān)鍵性能分別為：高恒定功率、窄波束模式和寬頻率調(diào)諧。因此，在化學(xué)傳感和成像的廣泛應(yīng)用中極具價值。

該優(yōu)化后激光器可用于即將到來的美國國家航空航天局（NASA）任務(wù)中的星際元素探測，該任務(wù)旨在了解更多關(guān)于我們星系的起源。地球上，高功率光子線激光器還可用于改善皮膚和乳腺癌成像，檢測藥物和爆炸物等。

該激光器的新穎設(shè)計將多個基于半導(dǎo)體的高效線激光器配對，并迫使它們“鎖相”或同步振蕩。將陣列對的輸出組合在一起，產(chǎn)生發(fā)散度最小的單個高功率光束。對單個耦合激光器的調(diào)整允許寬頻率調(diào)諧，以提升測量中的分辨率和保真度。研究人員稱，實(shí)現(xiàn)三個關(guān)鍵性能指標(biāo)意味著更低的噪音和更高的分辨率，以實(shí)現(xiàn)更可靠、更具成本效益的化學(xué)檢測和醫(yī)學(xué)成像。

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“人們已經(jīng)在激光器中進(jìn)行了頻率調(diào)諧，或制造了具有高光束質(zhì)量或具有高連續(xù)波功率的激光器。但每種設(shè)計都缺乏其他兩個因素，”本論文第一作者、電子工程和計算機(jī)科學(xué)研究生Ali Khalatpour表示，“這是我們第一次在基于芯片的太赫茲激光器中同時實(shí)現(xiàn)這三個指標(biāo)�！苯榻B這款激光器的論文已于2018年12月10日發(fā)表在Nature Photonics上。

“就像‘利用一個戒指來統(tǒng)治所有人’一樣，”Khalatpour補(bǔ)充道，他利用“指環(huán)王”中的流行語來表現(xiàn)新型激光器的特點(diǎn)。

論文的共同作者有MIT電氣工程和計算機(jī)科學(xué)的杰出教授Qing Hu（曾在太赫茲量子級聯(lián)激光器方面做開創(chuàng)性工作）和桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室的John L. Reno。

被NASA選中

去年，NASA宣布了 “銀河系/銀河系外的超長飛行時間氣球光譜太赫茲天文臺（GUSTO）”任務(wù)，計劃在2021年發(fā)射搭載光子線激光器的高空氣球望遠(yuǎn)鏡，用于探測“星際介質(zhì)（恒星之間的宇宙物質(zhì)）”中氧、碳及氮的排放。經(jīng)過幾個月后收集的大量數(shù)據(jù)，將有助于深入了解恒星的誕生和進(jìn)化，并幫助繪制更多銀河系及附近大麥哲倫星系（Large Magellanic Cloud）等星系的地圖。

NASA選擇了一種新型半導(dǎo)體太赫茲激光器作為GUSTO化學(xué)探測器的組件，來自MIT研究人員的先前設(shè)計。它也是目前性能最佳的太赫茲激光器。這種激光器特別適用于太赫茲輻射中氧濃度的光譜測量。太赫茲輻射是微波與可見光之間的電磁波譜帶。