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.
Kuidas QCL-moodul välja näeb
Peamised uurimistulemused
1. Väljundvõimsus on 5 korda suurem kui eelmine terahertsiline mittelineaarne QCL. Hamamatsu Photonics analüüsis terahertslainete levimise põhimõtet terahertsi mittelineaarses QCL-is ja leidis, et selle pealispinna ühendamine suure-takistusega räniläätsega võib parandada terahertslainete genereerimise efektiivsust, ning kasutas selle kristallidest ära. aastate jooksul kogunenud kasvutehnoloogia. Ja pooljuhtide protsessitehnoloogia optimeerib sisemist struktuuri, et suurendada tippväljundit 1 THz sageduspunktis sub-millivati tasemele, mis on enam kui viis korda suurem kui traditsioonilisel mittelineaarsel QCL-il.
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.
Sageduse ümberlülitamise näit
Sageduse vahetamise põhimõte: terahertsi mittelineaarsest QCL-ist kiiratav keskmine{0}}infrapuna laserkiir peegeldub difraktsioonvõres. Sel juhul saavutatakse THz laine sageduse ümberlülitamine difraktsioonvõre elektrilise juhtimise ja kalde muutmisega.
RD taust
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. aastal töötas Hamamatsu Photonics välja terahertsilise mittelineaarse QCL, kasutades ainulaadset kvantstruktuuride kujundamise tehnoloogiat, kasutades anti-ristumisvastast kahekordse kõrge{2}energia oleku disaini (AnticrossDAUTM). See terahertsi mittelineaarne QCL võib muuta terahertsi laine sagedust ja kiiritada seda vastavalt proovis sisalduvatele komponentidele ning seejärel parandada analüüsi täpsust vastavalt neeldumiskiirusele. Praegu pole aga pooljuhtlaseriga valgusallikat, mis suudaks ühes moodulis sageduse muutust saavutada. Seetõttu on Hamamatsu Photonics uurinud ja arendanud sagedus{3}}muutmise QCL-mooduleid.
RD saavutuste kokkuvõte
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.
Selle uuringu tulemused näitavad, et testitava proovi erinevate komponentide erineva neeldumissageduse korral kasutatakse iga komponendi neeldumiskiiruse kontrollimiseks moodulit sageduse vahetamiseks ja kitsa{0}}riba terahertsilainete kiiritamiseks. võib parandada ravimeid, toiduaineid ja pooljuhtmaterjale. kvaliteedi hindamine ja mittepurustavate testide{1}}täpsus. Lisaks eeldatakse, et seda kasutatakse ka kõrgemolekulaarsete polümeermaterjalide, näiteks plastide tuvastamisel, mida varem ei olnud lihtne tuvastada. Järgmisena jätkab Hamamatsu Photonics ka QCL-i soojuse hajumise struktuuri põhjalikku uurimist, eesmärgiga saavutada THz-lainete stabiilne ja pidev töö. Eeldatavasti hakatakse universumi vaatlemiseks kasutama THz laineid sellistes valdkondades nagu raadioastronoomia ning andmeedastuskiirus ulatub sadadesse gigabittidesse sekundis. Rakendus ultra-kiire-suure-võimsusega lühi{6}}traadita side arendamise suunas.
Tulevikus kasutab Hamamatsu Photonics ka oma ainulaadset mikroelektromehaaniliste süsteemide (MEMS) tehnoloogiat, et kahandada QCL-mooduleid kuni sõrmeotsa suuruseni.
