中国科学院上海微系统与信息技术研究所太赫兹固态技术重点实验室, 上海 200050
量子级联激光器(QCL)是一种基于多量子阱子带间跃迁的单极性半导体激光器,激射频率位于中远红外以及太赫兹(THz)波段。在1~5 THz激射频率范围内,THz QCL是最有效的电泵浦THz辐射源,具有结构紧凑、易集成、输出功率高和转换效率高等优点。本文首先对THz QCL的有源区结构、波导结构以及材料体系进行了简介,然后从有源区方面对极限激射频率、高工作温度、大输出功率等高性能THz QCL进行了梳理,接着从波导结构方面对一维光栅、二维光子结构、超表面结构等THz QCL光子工程研究进展进行了综述。另外对主动稳频THz光频梳、被动稳频THz光频梳、THz双光梳等THz QCL光频梳方面的最新研究成果进行了介绍。
激光器 量子级联激光器 太赫兹 光子工程 光频梳
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Terahertz Solid State Technology, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China
2 Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques, Université Paris Diderot and CNRS, UMR 7162, 10 rue A. Domont et L. Duquet, Paris 75205, France
3 e-mail: jccao@mail.sim.ac.cn
We demonstrate the electrical beat note analysis and radio frequency (RF) injection locking of a continuous wave (cw) terahertz quantum cascade laser (QCL) emitting around 3 THz (~100 μm). In free running the beat note frequency of the QCL shows a shift of ~180 MHz with increasing drive current. The beat note, modulation response, injection pulling, and terahertz emission spectral characteristics in the different current regimes I, II, and III are investigated. The results show that in the current regime I close to the laser threshold we obtain a narrower beat note and flat response to the RF modulation at the cavity round trip frequency. The pulling effect and spectral modulation measurements verify that in the current regime I the RF injection locking is more efficient and a robust tool to modulate the mode number and mode frequency of terahertz QCLs.
140.0140 Lasers and laser optics 040.0040 Detectors 350.0350 Other areas of optics 060.0060 Fiber optics and optical communications Chinese Optics Letters
2017, 15(1): 011404
中国科学院 上海微系统与信息技术研究所,中国科学院太赫兹固态技术重点实验室,上海 200050
太赫兹(THz)实时成像是THz技术中颇具潜力的一个领域,具有成像速度快、成像分辨率高等特点,基于THz量子级联激光器(QCL)的实时成像系统是其中最重要的一种,系统体积小、重量轻、成像信噪比高等特点使其在实际应用中具有独特的优势。本文主要介绍了THz QCL器件及其实时成像系统的研究进展,采用超半球高阻硅透镜改善了THz QCL的输出激光,实现了准高斯光束输出,搭建了基于二维摆镜消干涉技术的THz实时成像系统,单帧成像光斑面积45 mm×30 mm,实现了对刀片、药片的实时成像演示,成像分辨率优于05 mm; 最后对成像系统激光源、成像光路和探测端的改进以及成像效果的改善方面进行了综述,并探讨了THz实时成像系统未来的发展趋势及其在材料分析和生物医学成像方面的应用前景。
太赫兹 实时成像 量子级联激光器 焦平面阵列 Terahertz real-time imaging quantum cascade laser focal plane array