太赫兹技术为揭示半导体激光器工作原理提供新视角

来源：激光制造网发布时间：2018/8/17 10:30:48 点击量：

激光器，即广泛用在特定频率下工作的高功率光源。当激光打开时是如何选择各个频率，以及选择的速度有多快呢？

多年来，已经预言半导体激光器中的工作频率在几纳秒（即几十亿分之一秒）的时间尺度上稳定，并且可以在几百皮秒（千分之一纳秒）时间内就能实现改变。

然而，到目前为止，还没有一个探测器能够精确地测量和证明这一点，最好的结果只是在纳秒级的时间尺度上实现，太慢以至于不能进行有效的分析或者被用来开发最有效的新系统。

利兹大学的研究人员与巴黎、法国以及澳大利昆士兰大学的国际同事进行合作，使用太赫兹频率量子级联激光器和一种称为太赫兹时域光谱技术分析激光稳定的整个过程。

太赫兹供电技术可以测量飞秒（百万分之一毫微秒）尺度的光波长，从而为研究人员提供了前所未有的细节水平。通过了解激光器内波长变化的速度，以及在微小的时间帧内发生的过程，可以建立更有效的设备和系统。

这项研究的利兹元素是在大学的太赫兹光子学实验室进行的，这是布拉格大学材料研究中心的一部分。

据Iman Kundu博士介绍，利用太赫兹技术的超快探测能力来观察激光发射情况，并从之前的能观察多个波长，发展到能够观察一个十亿分之一秒波长的情况。

“现在我们可以看到激光在如此微小的时间范围内的详细发射情况，我们可以看到光从一个稳定状态到一个新的稳定状态如何变化的。”

“这对于商业系统设计者的好处是潜在的。太赫兹技术虽然不适用于许多领域，但我们相信它的价值在于能够突出趋势和解释集成光子器件的详细细节，这是在复杂的成像系统中使用的，它可能对于制药或电子领域很有用。”

“设计者可以将这些发现应用到电磁频谱不同部分的激光器，因为底层物理学将非常相似。”

利兹大学的太赫兹电子学教授Edmund Linfield表示，“我们正在使用太赫兹技术的高度先进的能力来照亮激光器的运行细节。”“我们的研究旨在为工程师和开发者提供研究细节，如何寻找一些途径实现他们自己系统的性能提高。通过这样，我们将提高国家的科学和工程在全球中竞争力。”

该成果已发表在《自然通讯Nature Communications》上，将为半导体激光器的未来发展奠定基础。