太赫兹量子级联激光器功率达到1瓦特
作者： 记者 王小龙
2013.11.01 来源： 科技日报
图为维也纳技术大学研制的新型量子级联激光器。
科技日报讯 据物理学家组织网10月31日（北京时间）报道，奥地利维也纳技术大学的一组研究人员制造出一种新型量子级联激光器，成功输出了1瓦特的太赫兹辐射，打破了此前由美国麻省理工学院所保持的0.25瓦特的世界纪录，成为目前世界上功率最大的太赫兹量子级联激光器。
太赫兹射线，是波长介于微波与红外之间的一种电磁辐射，由于物质的太赫兹光谱（包括透射谱和反射谱）包含着非常丰富的物理和化学信息，太赫兹技术被认为会对通信、遥感、天文、反恐、医学成像以及生化检测等领域带来极为深远的影响。美国称其为“改变未来世界的十大技术”之一，日本将其列入“国家支柱十大重点战略目标”。但一直以来，高强度的太赫兹辐射源却很难制造。
打破世界纪录的这种新型量子级联激光器只有几毫米厚，半张邮票大。它具有一个在纳米尺度上量身定做的半导体层，通过使用一种特殊的融合技术，将两个具有对称结构的激光器结合在一起，能使整个系统产生比单个激光器强4倍的激光。由于每层量子级联激光器中的电子只响应特定的、非连续性的能级，当对其施加恰当的电流后，电子就会一层接着一层地进行连续跳跃，而在通过每一层的时候都会以发光的形式释放能量。通过这种方式就能产生波长为亚毫米级（介于微波和红外之间）的太赫兹射线。
负责该项目的维也纳技术大学光电研究所教授卡尔·安特伦纳尔解释说，要用太赫兹射线测量较远的物体或用于医学成像都需要很大的功率，对于标准的量子级联激光器而言，这肯定是不行的。一种可能的方法就是使用更多的半导体层，层数的增多意味着有更多的电子通过发光的形式释放能量。他的研究小组正是根据这一设想，运用一种被称为“粘接处理”的技术，成功地将两个独立的量子级联激光器结合在了一起。通过采用严格的对称结构和对系统光学性能进行有效优化等手段，他们终于让粘合在一起的两个激光器产生了4个激光器的能量。
对太赫兹量子级联技术而言，这不单单是打破了一项世界纪录，突破1瓦特，对太赫兹技术的应用而言将是一个重要的里程碑。
