"Hamamatsu Photonics" sėkmingai sukūrė kvantinio kaskadinio lazerio (QCL) išėjimo galią, analizuodama terahercų bangų generavimo principą, naudodama "Hamamatsu" optinio dizaino technologiją ir didelio efektyvumo difrakcijos groteles, transliuojančias išorinius rezonatorius. Pirmasis pasaulyje QCL modulis, galintis generuoti bet kokio dažnio terahercų bangas nuo 0,42 ~ 2 THz.
Kaip atrodo QCL modulis
Pagrindiniai tyrimų rezultatai
1. Išėjimo galia yra 5 kartus didesnė už ankstesnį terahercinį netiesinį QCL. Hamamatsu Photonika išanalizavo terahercinių bangų sklidimo principą terahercų netiesiniame QCL viduje ir nustatė, kad jo viršutinio paviršiaus sujungimas su didelio atsparumo silicio objektyvu gali pagerinti terahercų bangų generavimo efektyvumą ir pasinaudojo per daugelį metų sukaupta kristalų augimo technologija. Puslaidininkių proceso technologija optimizuoja vidinę struktūrą, kad padidintų didžiausią 1THz dažnio taško išeigą iki sub milivato lygio, kuris yra daugiau nei 5 kartus didesnis nei tradicinis netiesinis QCL.
2. Pirmasis pasaulyje 0,42 ~ 2 THz reguliuojamas QCL modulis. "Hamamatsu Photonics" atliko išsamius antirefleksinės plėvelės medžiagos tyrimus viršutiniame terahercinio netiesinio QCL paviršiuje. Tuo pačiu metu, naudojant unikalią optinio dizaino technologiją, už QCL ribų nustatomos tinkamos difrakcijos grotelės, kad sudarytų rezonatorių, o pakreipimą valdo elektros prietaisai. Buvo įgyvendintas pirmasis pasaulyje QCL modulis, galintis generuoti savavališkas terahercų bangas nuo 0,42 iki 2 THz kambario temperatūroje.
Dažnio perjungimo indikacija
Dažnio perjungimo principas: vidutinio infraraudonųjų spindulių lazerio spindulys, skleidžiamas iš terahercinio netiesinio QCL, atsispindi difrakcijos grotelėse. Tokiu atveju THz bangos dažnio perjungimas pasiekiamas elektriškai kontroliuojant difrakcijos groteles ir keičiant nuolydį.
R & D fonas
Dėl skirtingų tiriamame mėginyje esančių komponentų lengvai absorbuojamas terahercų bangų dažnis taip pat skirsis. Naudojant šią savybę, tikimasi, kad mokslinių tyrimų rezultatai bus naudojami mėginių kokybės vertinimui ir neardomajai analizei. Be to, kadangi terahercų bangos yra dažnesnės nei dažnio juosta, kurią naudoja didelės spartos ryšio standartas "5G", tikimasi, kad šis produktas taip pat bus naudojamas naujos kartos "6G" ryšiui.
2018 m. "Hamamatsu Photonics" sukūrė terahercinį netiesinį QCL, naudodama unikalią kvantinės struktūros projektavimo technologiją, naudodama dvigubą didelės energijos būsenos dizainą (AnticrossDAUTM). Šis terahercų netiesinis QCL gali pakeisti terahercinės bangos dažnį ir apšvitinti jį pagal mėginyje esančius komponentus, o tada pagerinti analizės tikslumą pagal absorbcijos greitį. Tačiau šiuo metu nėra puslaidininkio lazerio šviesos šaltinio, kuris galėtų pasiekti dažnio pokyčius viename modulyje. Todėl "Hamamatsu Photonics" tyrinėjo ir plėtojo dažnius keičiančius QCL modulius.
MTEP pasiekimų suvestinė
Šioje tyrimo ataskaitoje Hamamatsu Photonics išanalizavo terahercų bangų generavimo principą QCL ir optimizavo vidinę struktūrą, naudodamas kristalų augimo technologiją ir puslaidininkių proceso technologiją, sukauptą per metus. Tuo pačiu metu taip pat buvo analizuojamas terahercinių bangų sklidimo QCL viduje principas, ir buvo nustatyta, kad ryšys tarp viršutinio paviršiaus ir didelio atsparumo silicio lęšio gali pagerinti terahercų bangų gamybos efektyvumą ir padidinti išėjimo galią daugiau nei 5 kartus didesnis už praeitį. Derinant unikalią "Hamamatsu Photonics" optinio dizaino technologiją ir suderinus QCL su tinkama difrakcijos grotelėmis, susidaro efektyvus išorinis rezonatorius, o tada polinkis pakeičiamas elektra valdant difrakcijos groteles, taip realizuojant pirmąjį pasaulyje 0,42 ~ QCL modulį, kuris generuoja savavališkų dažnių terahercines bangas 2THz diapazone.
Šio tyrimo rezultatai rodo, kad esant skirtingiems skirtingų tiriamo mėginio komponentų absorbcijos dažniams, naudojant modulį dažniui perjungti ir siauros juostos terahercų bangoms apšviesti, kad būtų galima patikrinti kiekvieno komponento absorbcijos greitį, gali pagerėti vaistai, maistas ir puslaidininkinės medžiagos. neardomųjų bandymų kokybės vertinimas ir tikslumas. Be to, tikimasi, kad jis taip pat bus taikomas nustatant aukštos molekulinės polimerines medžiagas, pvz., Plastiką, kurios anksčiau nebuvo lengvai identifikuojamos. Be to, "Hamamatsu Photonics" taip pat toliau gilinsis į QCL šilumos išsklaidymo struktūrą, siekdama stabilaus ir nuolatinio THz bangų veikimo. Tikimasi, kad THz bangos bus naudojamos tokiose srityse kaip radijo astronomija, kad stebėtų visatą, o duomenų perdavimo greitis pasieks šimtus gigabitų per sekundę. Taikymas itin didelės spartos didelės talpos trumpojo nuotolio belaidžio ryšio kūrimo kryptimi.
Ateityje "Hamamatsu Photonics" taip pat naudos savo unikalią mikroelektromechaninių sistemų (MEMS) technologiją, kad sumažintų QCL modulius iki piršto galiuko dydžio.
