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.
Hogyan néz ki a QCL modul
A fő kutatási eredmények
1. A kimeneti teljesítmény 5-ször nagyobb, mint az előző terahertzes nemlineáris QCL. A Hamamatsu Photonics elemezte a terahertzes hullámterjedés elvét a terahertzes nemlineáris QCL-ben, és megállapította, hogy a felső felületének összekapcsolása egy nagy-ellenállású szilíciumlencsével javíthatja a terahertz hullámok generálási hatékonyságát, és felhasználta a kristályát. az évek során felhalmozott növekedési technológia. A félvezető-feldolgozási technológia pedig úgy optimalizálja a belső szerkezetet, hogy az 1 THz-es frekvenciaponton a csúcskimenetet a -milliwatt alatti szintre növelje, ami több mint ötszöröse a hagyományos nemlineáris QCL-nek.
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.
Frekvenciaváltás jelzése
Frekvenciaváltási elv: A terahertzes nemlineáris QCL által kibocsátott közép-infravörös lézersugár egy diffrakciós rácsban tükröződik. Ebben az esetben a THz-es hullám frekvenciájának átkapcsolása a diffrakciós rács elektromos szabályozásával és a dőlésszög változtatásával történik.
RD háttér
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.
2018-ban a Hamamatsu Photonics kifejlesztett egy terahertzes nemlineáris QCL-t az egyedülálló kvantumszerkezet-tervezési technológia felhasználásával, az anti-keresztezést gátló kettős nagy{2}energiás állapotú tervezéssel (AnticrossDAUTM). Ez a terahertzes nemlineáris QCL megváltoztathatja a terahertz hullám frekvenciáját és besugározhatja azt a mintában lévő komponensek szerint, majd javíthatja az analízis pontosságát az abszorpciós sebességnek megfelelően. Jelenleg azonban nincs olyan félvezető lézeres fényforrás, amely egy modulban frekvenciaváltást tudna elérni. Ezért a Hamamatsu Photonics kutatja és fejleszti a frekvencia{3}}változó QCL modulokat.
Az RD eredményeinek összefoglalása
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.
A tanulmány eredményei azt mutatják, hogy a vizsgálandó mintában lévő különböző komponensek eltérő abszorpciós frekvenciái esetén egy modul segítségével a frekvencia váltására és keskeny{0}}sávú terahertz hullámok besugárzására az egyes komponensek abszorpciós sebességének ellenőrzésére. javíthatja a gyógyszereket, az élelmiszereket és a félvezető anyagokat. minőségértékelés és a roncsolásmentes tesztelés pontossága-. Ezenkívül várhatóan olyan nagy-molekulájú polimer anyagok azonosítására is alkalmazzák majd, mint például a korábban nehezen azonosítható műanyagok. Ezt követően a Hamamatsu Photonics folytatja a QCL hőelvezetési szerkezetének mélyreható tanulmányozását is a THz-es hullámok stabil és folyamatos működésének elérése érdekében. Várhatóan a THz-es hullámokat olyan területeken fogják használni, mint a rádiócsillagászat az univerzum megfigyelésére, és az adatátviteli sebesség eléri a több száz gigabitet másodpercenként. Alkalmazás az ultra-nagysebességű-nagy sebességű, nagy-kapacitású, rövidtávú-vezeték nélküli kommunikáció fejlesztésében.
A jövőben a Hamamatsu Photonics egyedi mikroelektromechanikai rendszereinek (MEMS) technológiáját is felhasználja a QCL-modulok ujjbegynyi méretűre való zsugorítására.
