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量子级联随机激光器的全光自适应控制

发布:RuiChaoDong    |    2020-11-09 20:46    阅读:666
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目前,分子跃迁的传感在各个领域愈发重要,跃迁一般对应狭窄的吸收线,该吸收线由高精尖工艺制造的太赫兹(THz)量子级联激光器(QCL)源进行探测。此外,在分子的吸收光谱上扫描频率还需要一种调节机制(既可以调节波长,也可以校正内置误差)。研究人员已经提出了几种解决方案来调整QCL。例如,通过电驱动的散热器来修改有源区的折射率;使用与QCL耦合的外部光腔来实现从12到50 GHz的连续调谐范围;还有利用近红外(NIR)激光激发的光调谐机制来控制中红外(QCL)激光的输出功率和频率。最近出现的具有多模发射的量子级联随机激光器(QCRLs),其反馈机制依赖于无序增益介质而不是传统的腔体,这些QCRL中的多重散射是由随机放置的气孔(通过有源区域蚀刻)引起的,进而出现不等间距模式的激光光谱。因此,只能改变有源区内部的散射能够调制QCRL的THz发射光谱。

       近日,来自奥地利维也纳工业大学光子学研究所和纳米微结构研究中心S. Schönhuber的研究团队展示了一种在QCRLs背景下的控制方案,其中介电常数通过强度成形光束进行空间调制。他们利用外部近红外激光束通过QCRL中随机放置的空气孔耦合到结构中,从而改变孔附近的介电常数,并利用空间光调制器,对近红外微扰的分布进行迭代优化,以重塑器件的发射。该器件最初是多模的,最终被转换成可调谐的单模光源。他们的方法为解决QCLs中的主要挑战指明了方向,例如近场探测或非线性模态相互作用的研究(例如,空间烧孔)。此外,该团队利用近红外光束空间模式中的多自由度,证明了QCRLs中的全光可控性,这使得THz光的整形能够实现非常规的光谱特性,如双色发射,并设想这种技术可以直接扩展到调谐其他特性,如激光定向性。相关研究成果发表在《Nature Communications》上。(钟雨豪)

文章链接:Schönhuber, S. et al. All-optical adaptive control of quantum cascade random lasers. Nat Commun 11, 5530 (2020).
       https://doi.org/10.1038/s41467-020-19305-8.

消息来源:两江科技评论

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