概括
我们开发了一种新的太赫兹量子级联激光器 (THz-QCL),使用连续 (BIC) 中的准平带束状态. 这种设计提高了性能,允许更高的操作温度和更好的光束质量,用于实际的THz应用.
科学领域:
- 光学和光子学 在光学和光子学.
- 半导体设备 半导体设备
- 量子工程是量子工程中的一部分.
背景情况:
- 特拉赫兹量子级联激光器 (THz-QCLs) 对各种应用至关重要,但它们的性能往往受热管理和光束质量限制.
- 连续体中的边界状态 (BIC) 提供了一条加强光物质相互作用的途径,但由于制造缺陷和有限的设备大小,它们在THz-QCL中的实际实施面临着挑战.
研究的目的:
- 设计和演示一个THz-QCL,结合准平带BIC来提高性能.
- 研究光子带结构工程对激光特性的影响.
- 为了在THz-QCLs中实现更高的操作温度,更高的输出功率和更高的光束质量.
主要方法:
- 利用一个二维的双补丁罗姆基格子来设计光子带结构与准平带BICs.
- 设计了格子,以在 Γ 点附近实现低组速度,以提高 BIC 稳定性.
- 包含可调节辐射效率的受控补丁不对称性,以及用于改善散热的分布式阵列设计.
主要成果:
- 演示了高达123K的脉冲操作和高达89K的连续波 (CW) 操作.
- 通过高斯束形状,在20K时实现了8.0mW的优化CW输出功率.
- 由于分布式阵列设计,获得了7° × 9°的狭窄远场分歧.
结论:
- 准平带BIC设计显著提高了THz-QCL的性能,特别是在工作温度和光束质量方面.
- 这种方法为开发各种应用的实用THz-QCL提供了一个有希望的途径.
- 这项研究强调了基于BIC的光子结构在下一代太赫兹光电子技术中的潜力.
