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Avance en láseres de cascada cuántica semiconductores de terahercios de varios vatios

Se propone un esquema de bloqueo de fase para láseres plasmónicos, en el que ondas viajeras acoplan longitudinalmente múltiples microcavidades metálicas en una matriz de láser emisores de superficie. La emisión multivatio se demostró para láseres de terahercios monomodo, donde la matriz de láser irradia más fotones de los que absorbe, y estos fotones son pérdidas ópticas.

Investigadores del Centro Lehigh de Fotónica y Nanoelectrónica han logrado una potencia de salida récord de un láser de terahercios mediante el uso de una nueva técnica de bloqueo de fase e informan sobre el primer semiconductor cuántico de longitud de onda única Máxima eficiencia de radiación de láseres en cascada .

Los láseres de terahercios podrían aparecer pronto. Los láseres de terahercios emiten una radiación que se encuentra en algún punto entre las microondas y la luz infrarroja en el espectro electromagnético. Han sido el foco de la investigación porque pueden penetrar materiales de embalaje comunes como plástico, tela y cartón y se utilizan para identificar y detectar diversas ondas electromagnéticas. Los productos químicos y las biomoléculas pueden incluso obtener imágenes de ciertos tipos de tejido biológico sin causar daños. El potencial de los láseres de terahercios radica en aumentar su intensidad y brillo aumentando la potencia de salida y la calidad del haz.

Ahora, Kumar, Jin y John L. Reno de Sandia informan sobre otro avance en la tecnología de terahercios: han desarrollado una nueva tecnología de bloqueo de fase de láser de plasma y la han utilizado para lograr una salida de potencia récord con láseres de terahercios. Su láser produce la mayor eficiencia de radiación de cualquier láser de cascada cuántica semiconductor de longitud de onda única. Estos resultados se explican en el artículo "Phase-Locked Terahertz Plasmon Laser Array with 2 W Output Power in Single Spectral Mode" publicado por Optica el 12 de junio de 2020.

Kumar dijo: "Hasta donde sabemos, la eficiencia radiativa de los láseres de terahercios es la más alta demostrada por cualquier QCL de longitud de onda única hasta la fecha, y también es el primero para un QCL de este tipo en lograr una eficiencia radiativa de más del 50%. "Una eficiencia de radiación tan alta supera nuestras expectativas, y es una de las razones por las que la potencia de salida de nuestro láser es significativamente mayor que antes".

Para mejorar la salida de potencia óptica y la calidad del haz de semiconductores Láseres, los científicos suelen utilizar el bloqueo de fase, un sistema de control electromagnético que obliga a una serie de cavidades ópticas a emitir radiación durante un paso de bloqueo. Terahertz QCL utiliza una cavidad óptica recubierta de metal para confinar la luz. Es un tipo de láser llamado láser de plasma, que es conocido por su bajo rendimiento de radiación. Dicen que hay un número limitado de técnicas disponibles en la literatura existente que pueden usarse para aumentar significativamente la eficiencia radiativa y la potencia de salida de dichos láseres plasmónicos.

"Nuestro artículo describe un nuevo esquema de bloqueo de fase de plasmón que es significativamente diferente de estudios previos de láseres de bloqueo de fase en la extensa literatura sobre láseres semiconductores", dijo Jin. Los métodos confirmados utilizan ondas superficiales de propagación de radiación electromagnética. como herramienta para el bloqueo de fase de cavidades ópticas plasmónicas. La eficacia de este enfoque quedó demostrada al lograr potencias de salida récord con láseres de terahercios, un orden de magnitud superior a trabajos anteriores. ”

Las ondas superficiales que se propagan a lo largo de la capa metálica de la cavidad pero se propagan en el medio circundante en lugar de dentro de la cavidad es un método único desarrollado por el grupo de investigación de Kumar en los últimos años, y este método continuará innovando. para una mayor exploración Nuevas vías El equipo anticipa que los niveles de potencia de salida de sus láseres podrían conducir a colaboraciones entre investigadores de láseres y científicos aplicados para desarrollar espectroscopia de terahercios y plataformas de detección basadas en estos láseres. La investigación a largo plazo en Lehigh realizada por Kumar y Jin, a quienes se les ocurrió la idea a través de aproximadamente dos años de diseño y experimentación en colaboración con el Dr. Raynor de Sandia National Laboratories y su equipo, pudieron obtener materiales semiconductores que forman la cascada cuántica óptica. Medios de estos láseres Según los investigadores, la principal innovación de este trabajo radica, en parte, en el diseño de la cavidad óptica y no en el rendimiento de los materiales semiconductores, dicen, el plasma acoplado inductivamente (ICP) recientemente adquirido por Lehigh CPN. ) las herramientas de grabado desempeñan un papel clave a la hora de superar los límites de rendimiento de estos láseres.

Kumar "Esta investigación representa un cambio de paradigma sobre cómo se pueden desarrollar en el futuro láseres de terahercios de longitud de onda única y haz estrecho". dijo, y añadió: "Creo que el futuro de los láseres de terahercios parece muy brillante.

”

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(1) El derecho de publicación es el derecho a decidir si una obra debe hacerse pública, como por ejemplo publicar una obra fotográfica en una revista de fotografía. (2) El derecho de firma se refiere al derecho del autor a firmar en la obra. El titular de los derechos de autor indica su identidad ejerciendo el derecho de firma: por supuesto, el autor también puede firmar con su nombre artístico o seudónimo. o puede optar voluntariamente por no firmar bajo ciertas condiciones. (3) El derecho de modificación se refiere al derecho a modificar o autorizar a otros a modificar la obra, como por ejemplo que el fotógrafo recorte apropiadamente sus propias fotografías. Generalmente se piensa que la edición de fotografías consiste en corregir rayones en las imágenes enviadas y ajustar los colores y el brillo. Y recorte la imagen adecuadamente para fines de diseño. No constituye una infracción del derecho de modificación de la obra. 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Todos los derechos anteriores están reconocidos por la Ley de derechos de autor de mi país, pero la Ley de derechos de autor no prevé el derecho a ejercer otro derecho en materia de derechos de propiedad. De hecho, renovar los derechos significa mucho para el propietario de los derechos de autor de la imagen. A continuación se muestra una breve introducción a los derechos de renovación. El derecho de recurso es uno de los derechos de propiedad del propietario de los derechos de autor. Su significado básico es que el titular de los derechos de autor de una obra artística, especialmente una fotografía o una obra de bellas artes, tiene derecho a deducir un cierto porcentaje del aumento del valor de la propiedad cada vez que se vende la obra original. Es decir, después de vender la obra original protegida por derechos de autor, si el comprador original la revende a otros y el dinero obtenido excede la cantidad pagada en el momento de la compra, el autor original de la obra tiene derecho a retirar un cierto porcentaje de el valor añadido del trabajo. No importa cuántas veces se revenda la obra ni quién la adquiera, siempre que el precio sea superior al precio de compra, el autor original tiene derecho a quedarse con una parte. El sistema de derechos de herencia fue establecido por primera vez por Francia y también está estipulado en el artículo 14 (3) del Convenio de Berna para la Protección de las Obras Literarias y Artísticas. China se adhirió a la Convención desde 1992 hasta 12. Hasta el momento, la Ley de Derecho de Autor de mi país no ha incluido ninguna disposición sobre el derecho de renovación. Con el continuo desarrollo del mercado de colecciones de fotografías y el mercado de subastas de mi país, así como la continua internacionalización del mercado de fotografías de mi país, mi país debería prever el derecho de rastrear fotografías. En este proceso, los fotógrafos y agentes fotográficos, especialmente las organizaciones relevantes de la industria fotográfica y las organizaciones de la industria fotográfica, deben hacer sugerencias activamente al país a través de los canales correspondientes y esforzarse por establecer los derechos de renovación de sus obras en China lo antes posible. El artículo 11 de la Ley de Derecho de Autor de mi país estipula que los derechos de autor pertenecen al autor, a menos que esta ley disponga lo contrario. El ciudadano que creó la obra es el autor. Alojado por personas jurídicas u otras organizaciones. 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