Hamamatsu Photonics успешно разработи квантова каскадна лазерна (QCL) изходна мощност, като анализира принципа на генериране на терахерцови вълни, като използва собствената оптична проектна технология на Hamamatsu и високоефективни дифракционни настъргвания външни резонатори. Първият в света QCL модул, който може да генерира терахерцови вълни с всякаква честота в диапазона от 0,42 ~ 2THz.
Как изглежда QCL модулът
Основните резултати от изследванията
1. Изходната мощност е 5 пъти по-висока от предишната терахерцова нелинейна QCL. Hamamatsu Photonics анализира принципа на размножаване на терахерцовите вълни вътре в терахерцовата нелинейна QCL, и установи, че свързването на горната му повърхност с високоустойчива силициева леща може да подобри ефективността на генериране на терахерцови вълни, и се възползва от кристалната си технология за растеж, натрупана през годините. А технологията на полупроводниковия процес оптимизира вътрешната структура, за да увеличи пиковата продукция при честотната точка 1THz до нивото на подмиливата, което е повече от 5 пъти по-голямо от това на традиционния нелинеен QCL.
2. Първият в света 0.42 ~ 2THz честота регулируем QCL модул. Hamamatsu Photonics е провела задълбочени изследвания върху материала на фолиото против размисъл на горната повърхност на терахерца нелинейна QCL. В същото време чрез уникалната технология за оптичен дизайн се задава съответстващо дифракционно настъргване извън QCL, за да се образува резонатор, а наклонът се контролира от електрически уреди. Реализиран е първият в света QCL модул, способен да генерира произволни терахерцови вълни в диапазона от 0,42 до 2 THz при стайна температура.
Индикация за честотно превключване
Принцип на превключване на честотата: Средно инфрачервеният лазерен лъч, излъчван от терахерцов нелинеен QCL, се отразява в дифракционно настъргане. В този случай превключването на честотата на THz вълната се постига чрез електрическо контролиране на настъргването на дифракцията и промяна на наклона.
R & D фон
Поради различните компоненти, съдържащи се в пробата, която ще се изпитва, честотата на терахерцовите вълни, които лесно се абсорбират, също ще бъде различна. Използвайки тази характеристика, резултатите от изследванията се очаква да бъдат използвани за оценка на качеството и безразрушителен анализ на пробите. Освен това, тъй като терахерцови вълни са по-високи по честота от честотната лента, използвана от високоскоростния комуникационен стандарт "5G", се очаква този продукт да бъде използван и за следващото поколение "6G" комуникация.
През 2018 г. Hamamatsu Photonics разработва терахерц нелинеен QCL, като използва уникалната технология за проектиране на квантовата структура, като използва анти-пресичащ двуенергиен дизайн на високоенергийно състояние (AnticrossDAUTM). Този терахерц нелинеен QCL може да промени честотата на терахерцовата вълна и да я облъчи според компонентите, съдържащи се в пробата, и след това да подобри точността на анализа според скоростта на усвояване. В момента обаче няма полупроводников лазерен светлинен източник, който може да постигне промяна на честотата в един модул. Следователно, Хамамацу Фотоникс е проучвал и разработвал честотно променящи qCL модули.
Обобщение на постиженията в областта на НИРД
В този изследователски доклад Hamamatsu Photonics анализира принципа на генериране на терахерцови вълни в QCL, и оптимизира вътрешната структура, използвайки технологията за растеж на кристали и технологията на полупроводниковия процес, натрупани през годините. В същото време беше анализиран и принципът на размножаване на терахерцовите вълни вътре в QCL и беше установено, че връзката между горната повърхност и силициевата леща с висока устойчивост може да подобри ефективността на генериране на терахерцови вълни и да увеличи изходната мощност до повече от 5 пъти по-голяма от тази от миналото. Съчетавайки уникалната технология за оптичен дизайн на Hamamatsu Photonics, И съвпадението на QCL с подходящо дифракционно настъргване, се образува ефикасен външен резонатор, а след това наклонът се променя чрез електрично контролиране на дифракционното настъргване, като по този начин се реализира първият в света 0.42~ QCL модул, който генерира терахерцови вълни от произволни честоти в диапазона 2THz.
Резултатите от това проучване показват, че в случай на различни абсорбционни честоти на различни компоненти в пробата, която трябва да бъде тествана, като се използва модул за превключване на честотата и облъчване на теснолентови терахерцови вълни, за да се провери скоростта на усвояване на всеки компонент може да подобри лекарствата, храните и полупроводниковите материали. оценка на качеството и точност на изпитване без разрушаване. Освен това се очаква то да бъде приложено и към идентифицирането на високомолекулни полимерни материали като пластмаси, които преди това не са били лесно идентифицирани. След това Hamamatsu Photonics също ще продължи да изучава структурата на разсейване на топлината на QCL в дълбочина, като се стреми да постигне стабилна и непрекъсната работа на THz вълните. Очаква се, че THz вълните ще се използват в полета като радиоастрономията, за да се наблюдава вселената, а скоростта на предаване на данни ще достигне стотици гигабити в секунда. Приложение в посока на разработка на свръхвисокоскоростна безжична комуникация с голям капацитет на къси разстояния.
В бъдеще Hamamatsu Photonics също ще усвоява уникалната си технология за микроелектромеханични системи (MEMS), за да свие QCL модулите надолу до размера на върха на пръстите.
