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.
Πώς φαίνεται η μονάδα QCL
Τα κύρια αποτελέσματα της έρευνας
1. Η ισχύς εξόδου είναι 5 φορές υψηλότερη από την προηγούμενη μη γραμμική QCL terahertz. Η Hamamatsu Photonics ανέλυσε την αρχή της διάδοσης του κύματος terahertz μέσα στο μη γραμμικό QCL terahertz και διαπίστωσε ότι η σύνδεση της επάνω επιφάνειάς του με ένα φακό πυριτίου υψηλής αντίστασης μπορεί να βελτιώσει την απόδοση παραγωγής των κυμάτων terahertz και έκανε χρήση του κρυστάλλου του τεχνολογία ανάπτυξης που συσσωρεύτηκε με τα χρόνια. Και η τεχνολογία διεργασιών ημιαγωγών βελτιστοποιεί την εσωτερική δομή για να αυξήσει την απόδοση αιχμής στο σημείο συχνότητας 1THz στο επίπεδο υπο-μιλιβατ, το οποίο είναι περισσότερο από 5 φορές αυτό του παραδοσιακού μη γραμμικού QCL.
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.
Ένδειξη εναλλαγής συχνότητας
Αρχή μεταγωγής συχνότητας: Η μεσαία-δέσμη υπερύθρων λέιζερ που εκπέμπεται από ένα μη γραμμικό QCL terahertz αντανακλάται σε ένα πλέγμα περίθλασης. Στην περίπτωση αυτή, η εναλλαγή της συχνότητας του κύματος THz επιτυγχάνεται με ηλεκτρικό έλεγχο του πλέγματος περίθλασης και αλλαγή της κλίσης.
RD φόντο
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.
Το 2018, η Hamamatsu Photonics ανέπτυξε ένα μη γραμμικό QCL terahertz χρησιμοποιώντας τη μοναδική τεχνολογία σχεδίασης κβαντικών δομών, χρησιμοποιώντας αντι-σχεδιασμό διπλής-διασταύρωσης διπλής ενέργειας (AnticrossDAUTM). Αυτό το μη γραμμικό QCL terahertz μπορεί να αλλάξει τη συχνότητα του κύματος terahertz και να το ακτινοβολήσει σύμφωνα με τα συστατικά που περιέχονται στο δείγμα και στη συνέχεια να βελτιώσει την ακρίβεια ανάλυσης σύμφωνα με τον ρυθμό απορρόφησης. Ωστόσο, δεν υπάρχει προς το παρόν καμία πηγή φωτός λέιζερ ημιαγωγών που να μπορεί να επιτύχει αλλαγή συχνότητας σε μία μονάδα. Ως εκ τούτου, η Hamamatsu Photonics ερευνά και αναπτύσσει ενότητες QCL που αλλάζουν συχνότητα-.
Περίληψη Επιτευγμάτων 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.
Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης δείχνουν ότι στην περίπτωση διαφορετικών συχνοτήτων απορρόφησης διαφορετικών συστατικών στο δείγμα που πρόκειται να δοκιμαστεί, χρησιμοποιώντας μια μονάδα για την εναλλαγή της συχνότητας και την ακτινοβολία στενών-κυμάτων terahertz ζώνης για τον έλεγχο του ρυθμού απορρόφησης κάθε συστατικού μπορεί να βελτιώσει τα φάρμακα, τα τρόφιμα και τα υλικά ημιαγωγών. αξιολόγηση ποιότητας και ακρίβεια μη-μη καταστροφικών δοκιμών. Επιπλέον, αναμένεται επίσης να εφαρμοστεί στον εντοπισμό υλικών πολυμερών υψηλού μοριακού-όπως τα πλαστικά που δεν ήταν εύκολα αναγνωρίσιμα πριν. Στη συνέχεια, η Hamamatsu Photonics θα συνεχίσει επίσης να μελετά τη δομή απαγωγής θερμότητας του QCL σε βάθος, με στόχο την επίτευξη σταθερής και συνεχούς λειτουργίας των κυμάτων THz. Αναμένεται ότι τα κύματα THz θα χρησιμοποιηθούν σε πεδία όπως η ραδιοαστρονομία για την παρατήρηση του σύμπαντος και η ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων θα φτάσει τα εκατοντάδες gigabits ανά δευτερόλεπτο. Εφαρμογή στην κατεύθυνση ανάπτυξης ασύρματης επικοινωνίας εξαιρετικά{3}}υψηλής-μεγάλης-χωρητικότητας μικρής-απόστασης υψηλής ταχύτητας.
Στο μέλλον, η Hamamatsu Photonics θα χρησιμοποιήσει επίσης τη μοναδική τεχνολογία μικροηλεκτρομηχανικών συστημάτων (MEMS) της για να συρρικνώσει τις μονάδες QCL στο μέγεθος ενός δακτύλου.
