激光器，即廣泛用在特定頻率下工作的高功率光源。當(dāng)激光打開(kāi)時(shí)是如何選擇各個(gè)頻率，以及選擇的速度有多快呢？
多年來(lái)，已經(jīng)預(yù)言半導(dǎo)體激光器中的工作頻率在幾納秒（即幾十億分之一秒）的時(shí)間尺度上穩(wěn)定，并且可以在幾百皮秒（千分之一納秒）時(shí)間內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)改變。
然而，到目前為止，還沒(méi)有一個(gè)探測(cè)器能夠精確地測(cè)量和證明這一點(diǎn)，最好的結(jié)果只是在納秒級(jí)的時(shí)間尺度上實(shí)現(xiàn)，太慢以至于不能進(jìn)行有效的分析或者被用來(lái)開(kāi)發(fā)最有效的新系統(tǒng)。
利茲大學(xué)的研究人員與巴黎、法國(guó)以及澳大利昆士蘭大學(xué)的國(guó)際同事進(jìn)行合作，使用太赫茲頻率量子級(jí)聯(lián)激光器和一種稱為太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)分析激光穩(wěn)定的整個(gè)過(guò)程。
太赫茲供電技術(shù)可以測(cè)量飛秒（百萬(wàn)分之一毫微秒）尺度的光波長(zhǎng)，從而為研究人員提供了前所未有的細(xì)節(jié)水平。通過(guò)了解激光器內(nèi)波長(zhǎng)變化的速度，以及在微小的時(shí)間幀內(nèi)發(fā)生的過(guò)程，可以建立更有效的設(shè)備和系統(tǒng)。
這項(xiàng)研究的利茲元素是在大學(xué)的太赫茲光子學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的，這是布拉格大學(xué)材料研究中心的一部分。
據(jù)Iman Kundu博士介紹，利用太赫茲技術(shù)的超快探測(cè)能力來(lái)觀察激光發(fā)射情況，并從之前的能觀察多個(gè)波長(zhǎng)，發(fā)展到能夠觀察一個(gè)十億分之一秒波長(zhǎng)的情況。
“現(xiàn)在我們可以看到激光在如此微小的時(shí)間范圍內(nèi)的詳細(xì)發(fā)射情況，我們可以看到光從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)到一個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)如何變化的。”
“這對(duì)于商業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的好處是潛在的。太赫茲技術(shù)雖然不適用于許多領(lǐng)域，但我們相信它的價(jià)值在于能夠突出趨勢(shì)和解釋集成光子器件的詳細(xì)細(xì)節(jié)，這是在復(fù)雜的成像系統(tǒng)中使用的，它可能對(duì)于制藥或電子領(lǐng)域很有用。”
“設(shè)計(jì)者可以將這些發(fā)現(xiàn)應(yīng)用到電磁頻譜不同部分的激光器，因?yàn)榈讓游锢韺W(xué)將非常相似。”
利茲大學(xué)的太赫茲電子學(xué)教授Edmund Linfield表示，“我們正在使用太赫茲技術(shù)的高度先進(jìn)的能力來(lái)照亮激光器的運(yùn)行細(xì)節(jié)。”“我們的研究旨在為工程師和開(kāi)發(fā)者提供研究細(xì)節(jié)，如何尋找一些途徑實(shí)現(xiàn)他們自己系統(tǒng)的性能提高。通過(guò)這樣，我們將提高國(guó)家的科學(xué)和工程在全球中競(jìng)爭(zhēng)力。”
該成果已發(fā)表在《自然通訊Nature Communications》上，將為半導(dǎo)體激光器的未來(lái)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
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