哈佛大学、麻省理工学院和美国陆军合作 研制出最新款紧凑太赫兹激光器

美国科学家研制出一款紧凑型、在室温下工作、能广泛调谐的太赫兹激光器，是迄今性能最优异的太赫兹激光器，首次让太赫兹激光器可广泛应用于科技领域，有望在高带宽通信、超高分辨率成像、射电天文学等领域“大显身手”。

太赫兹频率范围位于电磁频谱（介于微波和红外线之间）的中间，可广泛应用于多个科术领域，但由于太赫兹频率激光光源体积大、效率低、调谐受限或必须在低温下工作，所以，这一区域的电磁频谱对大多数应用而言，仍可望而不可即。

有鉴于此，哈佛大学、麻省理工学院（MIT）和美国陆军合作，研制出了最新这款太赫兹激光器。相关论文发表于最新一期《科学》杂志。

量子级联激光器泵入太赫兹激光的艺术效果图。
图片来源：哈佛大学官网

此次研究的突破在于，使用了高度可调谐的量子级联激光器（QCL）作为光泵，能够有效产生可广泛调谐的光。哈佛大学的卡帕索·费德里科等人将这些量子级联激光泵与一氧化二氮激光器结合在一起，并优化了激光腔和透镜，产生了接近1太赫兹的频率。

诺贝尔奖获得者、马克斯·普朗克量子光学研究所的西奥多·汉斯并没有参与这项研究。他表示：“由量子级联激光器泵浦的分子太赫兹激光器结构紧凑坚固，提供了高功率和宽调谐范围，将开辟从传感到基础光谱的新应用领域。”

论文第一作者，哈佛大学博士后研究员保罗·谢瓦利埃说：“这个概念是通用的，使用该架构，我们可以使用几乎任何分子的气体激光器制造太赫兹光源。”

美国陆军航空与导弹中心高级技术专家亨利·埃弗里特称：“短距离、高带宽无线通信、超高分辨率雷达和光谱学等领域，都需要这种激光器。尤其是在测量星际介质的组成和温度等领域，星际分子在太赫兹区域拥有独特的光谱‘指纹’，天文学家已使用这些‘指纹’来测量其组成和温度，像最新激光器这样更好的地面太赫兹辐射源将使这些测量更灵敏、更精确。”