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.
Kako izgleda QCL modul
Glavni rezultati istraživanja
1. Izlazna snaga je 5 puta veća od prethodnog terahercnog nelinearnog QCL-a. Hamamatsu Photonics analizirao je princip širenja teraherc valova unutar terahercnog nelinearnog QCL-a i otkrio da spajanje njegove gornje površine sa silikonskom lećom visoke-otpornosti može poboljšati učinkovitost generiranja teraherc valova i iskoristio njegov kristal tehnologija rasta akumulirana tijekom godina. A poluvodička procesna tehnologija optimizira unutarnju strukturu kako bi povećala vršni izlaz na frekvencijskoj točki od 1 THz na razinu ispod-miliwatt, što je više od 5 puta više od tradicionalnog nelinearnog QCL-a.
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.
Indikacija promjene frekvencije
Princip promjene frekvencije: srednja-infracrvena laserska zraka emitirana iz terahercnog nelinearnog QCL-a reflektira se u difrakcijskoj rešetki. U tom se slučaju prebacivanje frekvencije THz vala postiže električnom kontrolom difrakcijske rešetke i promjenom nagiba.
RD pozadina
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.
U 2018., Hamamatsu Photonics je razvio terahertz nelinearni QCL korištenjem jedinstvene tehnologije dizajna kvantne strukture, koristeći anti-dizajn dualnog visoko{2}}energetskog stanja (AnticrossDAUTM). Ovaj terahercni nelinearni QCL može promijeniti frekvenciju terahercnog vala i ozračiti ga prema komponentama sadržanim u uzorku, a zatim poboljšati točnost analize prema brzini apsorpcije. Međutim, trenutno ne postoji poluvodički laserski izvor svjetlosti koji može postići promjenu frekvencije u jednom modulu. Stoga Hamamatsu Photonics istražuje i razvija QCL module-za promjenu frekvencije.
Sažetak RD postignuća
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.
Rezultati ove studije pokazuju da u slučaju različitih frekvencija apsorpcije različitih komponenti u uzorku koji se ispituje, korištenje modula za promjenu frekvencije i zračenje teraherc valova uskog{0}}pojasa za provjeru brzine apsorpcije svake komponente može poboljšati lijekove, hranu i poluvodičke materijale. procjena kvalitete i točnosti-nerazornog ispitivanja. Osim toga, očekuje se da će se primjenjivati i na identifikaciju visoko-molekularnih polimernih materijala kao što je plastika koje prije nije bilo lako identificirati. Dalje, Hamamatsu Photonics će također nastaviti proučavati strukturu disipacije topline QCL-a u dubini, s ciljem postizanja stabilnog i kontinuiranog rada THz valova. Očekuje se da će se THz valovi koristiti u područjima poput radioastronomije za promatranje svemira, a brzina prijenosa podataka dosezat će stotine gigabita u sekundi. Primjena u smjeru razvoja ultra-velike-brzine velikog-kapaciteta kratke- bežične komunikacije.
U budućnosti, Hamamatsu Photonics će također koristiti svoju jedinstvenu tehnologiju mikroelektromehaničkih sustava (MEMS) kako bi smanjio QCL module na veličinu vrha prsta.
