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.
Como é o módulo QCL
Os principais resultados da pesquisa
1. A potência de saída é 5 vezes maior do que o QCL não linear terahertz anterior. A Hamamatsu Photonics analisou o princípio da propagação de ondas terahertz dentro do QCL não linear terahertz e descobriu que a conexão de sua superfície superior com uma lente de silício de alta-resistência pode melhorar a eficiência de geração de ondas terahertz e fez uso de seu cristal tecnologia de crescimento acumulada ao longo dos anos. E a tecnologia de processo de semicondutores otimiza a estrutura interna para aumentar a saída de pico no ponto de frequência de 1 THz para o nível de sub-miliwatt, que é mais de 5 vezes maior que o QCL não linear tradicional.
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.
Indicação de comutação de frequência
Princípio de comutação de frequência: o feixe de laser infravermelho médio- emitido por um QCL não linear de terahertz é refletido em uma grade de difração. Neste caso, a comutação da frequência da onda THz é conseguida controlando eletricamente a rede de difração e alterando a inclinação.
Plano de fundo do RD
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.
Em 2018, a Hamamatsu Photonics desenvolveu um QCL não linear de terahertz utilizando a tecnologia exclusiva de design de estrutura quântica, usando o design de estado de energia anti{1}}dual de alta-cruzamento (AnticrossDAUTM). Este QCL não linear terahertz pode alterar a frequência da onda terahertz e irradiá-la de acordo com os componentes contidos na amostra e, em seguida, melhorar a precisão da análise de acordo com a taxa de absorção. No entanto, não existe atualmente nenhuma fonte de luz laser semicondutora que possa atingir a mudança de frequência em um módulo. Portanto, a Hamamatsu Photonics tem pesquisado e desenvolvido módulos QCL de mudança de frequência-.
Resumo das realizações de 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.
Os resultados deste estudo mostram que, no caso de diferentes frequências de absorção de diferentes componentes na amostra a ser testada, usar um módulo para alternar a frequência e irradiar ondas terahertz de -banda estreita para verificar a taxa de absorção de cada componente pode melhorar medicamentos, alimentos e materiais semicondutores. avaliação de qualidade e precisão de testes não-destrutivos. Além disso, também se espera que seja aplicado à identificação de materiais poliméricos de alto-molecular, como plásticos, que antes não eram facilmente identificados. Em seguida, a Hamamatsu Photonics também continuará a estudar a estrutura de dissipação de calor do QCL em profundidade, com o objetivo de obter uma operação estável e contínua das ondas THz. Espera-se que as ondas THz sejam usadas em campos como a radioastronomia para observar o universo, e a velocidade de transmissão de dados chegará a centenas de gigabits por segundo. Aplicação na direção do desenvolvimento de comunicação sem fio de ultra-alta-velocidade grande-capacidade e curta-distância.
No futuro, a Hamamatsu Photonics também utilizará sua tecnologia exclusiva de sistemas microeletromecânicos (MEMS) para reduzir os módulos QCL até o tamanho da ponta de um dedo.
