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宽调谐紧凑型太赫兹气体激光器

DOI：10.1126/science.aay8683 期刊：Science 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 由于现有光源的不足，太赫兹频段一直是电磁波谱中利用最少的区域。我们推出了一种紧凑型、宽频可调、极高亮度的太赫兹辐射源：基于量子级联激光器光学泵浦产生转动能级反转的气相分子激光器。通过确定决定分子适合作为太赫兹激光介质的关键参数，几乎任何分子气体的任意转动跃迁都能实现激光发射。我们以一氧化二氮为例，展示了其在0.251至0.955太赫兹范围内跨越37条谱线的宽频可调性，每条谱线线宽均达千赫兹量级。分析表明，采用量子级联激光器泵浦时，许多分子气体都能产生超过1毫瓦功率、覆盖1太赫兹以上频段的激光谱线。
作者： Paul Chevalier，Arman Armizhan，Fan Wang，Marco Piccardo，Steven G. Johnson，Federico Capasso，Henry O. Everitt
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究利用量子级联激光器光学泵浦的气相分子激光器，产生紧凑、宽频可调谐且高亮度的太赫兹辐射源。

研究成果

研究表明，当采用连续可调量子级联激光器泵浦时，可构建一种通用型太赫兹分子激光源——该光源结构紧凑且能在整个转动能级范围内实现宽范围调谐。该方法具有高亮度和窄线宽特性，适用于光谱分析、通信及成像等领域。未来研究可探索不同分子气体的应用，并进一步优化腔体设计以提高效率。

研究不足

该研究受限于当前高频强力量子级联激光器（QCLs）的可获取性，以及需要将QCL精确调谐至分子跃迁的需求。尽管紧凑型腔体设计高效，但与大型腔体相比可能引入更高损耗。

SCI高频之选
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