Hamamatsu Photonics has successfully developed a quantum cascade laser (QCL) output power by analyzing the generation principle of terahertz waves, using Hamamatsu's own optical design technology, and high{{0}}efficiency diffraction grating external resonators. The world's first QCL module that can generate terahertz waves of any frequency in the range of 0.422THz.
Как выглядит модуль QCL
Основные результаты исследования
1. Выходная мощность в 5 раз выше, чем у предыдущего терагерцового нелинейного ККЛ. Компания Hamamatsu Photonics проанализировала принцип распространения терагерцовой волны внутри терагерцовой нелинейной ККЛ и обнаружила, что соединение ее верхней поверхности с кремниевой линзой с высоким сопротивлением может повысить эффективность генерации терагерцовой волны, и использовала ее кристалл. технологии роста, накопленные годами. А полупроводниковая технология оптимизирует внутреннюю структуру для увеличения пиковой мощности на частоте 1 ТГц до суб-милливаттного уровня, что более чем в 5 раз больше, чем у традиционных нелинейных QCL.
2. The world's first 0.422THz frequency adjustable QCL module. Hamamatsu Photonics has conducted in-depth research on the material of the anti-reflection film on the top surface of the terahertz nonlinear QCL. At the same time, through the unique optical design technology, a matching diffraction grating is set outside the QCL to form a resonator, and the tilt is controlled by electrical appliances. The world's first QCL module capable of generating arbitrary terahertz waves in the range of 0.42 to 2 THz at room temperature has been realized.
Индикация переключения частоты
Принцип переключения частоты: лазерный луч среднего-инфракрасного диапазона, излучаемый терагерцовым нелинейным ККЛ, отражается в дифракционной решетке. При этом переключение частоты ТГц волны достигается за счет электрического управления дифракционной решеткой и изменения наклона.
РД фон
Due to the different components contained in the sample to be tested, the frequency of terahertz waves that are easily absorbed will also be different. Using this characteristic, the research results are expected to be used for quality assessment and non-destructive analysis of samples. In addition, since terahertz waves are higher in frequency than the frequency band used by the high-speed communication standard "5G", this product is also expected to be used for the next generation of "6G" communication.
В 2018 году компания Hamamatsu Photonics разработала терагерцовый нелинейный ККЛ с использованием уникальной технологии проектирования квантовых структур с использованием антипересекающихся двойных-высокоэнергетических состояний (AnticrossDAUTM). Этот терагерцовый нелинейный ККЛ может изменять частоту терагерцовой волны и излучать ее в соответствии с компонентами, содержащимися в образце, а затем повышать точность анализа в соответствии со скоростью поглощения. Однако в настоящее время не существует полупроводникового лазерного источника света, в котором можно добиться изменения частоты в одном модуле. Поэтому компания Hamamatsu Photonics занимается исследованием и разработкой модулей QCL с-изменением частоты.
Сводка достижений RD
In this research report, Hamamatsu Photonics analyzed the generation principle of terahertz waves in QCL, and optimized the internal structure using crystal growth technology and semiconductor process technology accumulated over the years. At the same time, the principle of terahertz wave propagation inside the QCL was also analyzed, and it was found that the connection between the top surface and the high{{0}}resistance silicon lens can improve the generation efficiency of terahertz waves and increase the output power to more than 5 times that of the past. Combining the unique optical design technology of Hamamatsu Photonics, and matching the QCL with a suitable diffraction grating, an efficient external resonator is formed, and then the inclination is changed by electrically controlling the diffraction grating, thereby realizing the world's first 0.42 A QCL module that generates terahertz waves of arbitrary frequencies in the 2THz range.
Результаты этого исследования показывают, что в случае различных частот поглощения различных компонентов в испытуемом образце с помощью модуля для переключения частоты и облучения узкополосными терагерцовыми волнами для проверки скорости поглощения каждого компонента может улучшить лекарства, продукты питания и полупроводниковые материалы. оценка качества и точности неразрушающего контроля. Кроме того, ожидается, что он также будет применяться для идентификации высокомолекулярных полимерных материалов, таких как пластмассы, которые раньше было трудно идентифицировать. Далее Hamamatsu Photonics также продолжит углубленное изучение структуры рассеивания тепла QCL, стремясь добиться стабильной и непрерывной работы терагерцовых волн. Ожидается, что терагерцовые волны будут использоваться в таких областях, как радиоастрономия для наблюдения за Вселенной, а скорость передачи данных будет достигать сотен гигабит в секунду. Применение в направлении разработки сверх-высокоскоростной-скоростной-большой-емкости на короткие-расстояния беспроводной связи.
В будущем Hamamatsu Photonics также будет использовать свою уникальную технологию микроэлектромеханических систем (MEMS) для уменьшения QCL-модулей до размера кончика пальца.
