量子級聯(lián)激光器泵入太赫茲激光的藝術(shù)效果圖。

美國科學(xué)家研制出一款緊湊型、在室溫下工作、能廣泛調(diào)諧的太赫茲激光器，是迄今性能最優(yōu)異的太赫茲激光器，首次讓太赫茲激光器可廣泛應(yīng)用于科技領(lǐng)域，有望在高帶寬通信、超高分辨率成像、射電天文學(xué)等領(lǐng)域“大顯身手”。

太赫茲頻率范圍位于電磁頻譜（介于微波和紅外線之間）的中間，可廣泛應(yīng)用于多個科術(shù)領(lǐng)域，但由于太赫茲頻率激光光源體積大、效率低、調(diào)諧受限或必須在低溫下工作，所以，這一區(qū)域的電磁頻譜對大多數(shù)應(yīng)用而言，仍可望而不可即。

有鑒于此，哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院（MIT）和美國陸軍合作，研制出了最新這款太赫茲激光器。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《科學(xué)》雜志。

此次研究的突破在于，使用了高度可調(diào)諧的量子級聯(lián)激光器（QCL）作為光泵，能夠有效產(chǎn)生可廣泛調(diào)諧的光。哈佛大學(xué)的卡帕索·費(fèi)德里科等人將這些量子級聯(lián)激光泵與一氧化二氮激光器結(jié)合在一起，并優(yōu)化了激光腔和透鏡，產(chǎn)生了接近1太赫茲的頻率。

諾貝爾獎獲得者、馬克斯·普朗克量子光學(xué)研究所的西奧多·漢斯并沒有參與這項研究。他表示：“由量子級聯(lián)激光器泵浦的分子太赫茲激光器結(jié)構(gòu)緊湊堅固，提供了高功率和寬調(diào)諧范圍，將開辟從傳感到基礎(chǔ)光譜的新應(yīng)用領(lǐng)域?！?br />
論文第一作者，哈佛大學(xué)博士后研究員保羅·謝瓦利埃說：“這個概念是通用的，使用該架構(gòu)，我們可以使用幾乎任何分子的氣體激光器制造太赫茲光源?！?br />
美國陸軍航空與導(dǎo)彈中心高級技術(shù)專家亨利·埃弗里特稱：“短距離、高帶寬無線通信、超高分辨率雷達(dá)和光譜學(xué)等領(lǐng)域，都需要這種激光器。尤其是在測量星際介質(zhì)的組成和溫度等領(lǐng)域，星際分子在太赫茲區(qū)域擁有獨(dú)特的光譜‘指紋’，天文學(xué)家已使用這些‘指紋’來測量其組成和溫度，像最新激光器這樣更好的地面太赫茲輻射源將使這些測量更靈敏、更精確。”