来源：optics.org；中国太赫兹研发网 余郑璟博士 编译

奥地利维也纳技术大学（TUW )和瑞士苏黎世联邦理工学院( ETHZ )的研究人员在激光谐振器上增加侧边吸收器，创造了跨越整八度的发射频宽。

 基于量子级联激光器的宽频太赫兹放大器

    奥地利维也纳技术大学（TUW )和瑞士苏黎世联邦理工学院( ETHZ )的研究人员已经成功的生成了超短太赫兹光波，其波长仅为几皮秒，这些脉冲在光谱应用方面非常适用。研究团队还表示，这将实现超级精准的频率测量。

    由Karl Unterrainer 教授领导的TUW光子学研究所工作团队，采用量子级联激光器(QCLs)作为生成太赫兹光波的一种有效方式。QCLs由几百层半导体组成但厚度仅为几纳米的精确定义序列组成。

    这样的构造就意味着操作者可以对半导体结构中电子能态做出精准的选择。正因如此，对于所发射激光的频率就可以进行相应的调节，以适应于不同种类的检测和光谱应用。

    “激光三明治”

    一旦可以对激光波长进行我调控后，便可以将几个产生不同频率的量子级联结构进行一一叠加，旨在生成宽频太赫兹辐射。

    “这种异质构造活跃区非常适合用于实施宽频太赫兹放大器，从而生成超短太赫兹脉冲，”来自光子学研究所的Dominic Bachmann表示。

    此外，如果能把离散激光线连接起来，并在激光模式中建立起固定相位关系，一把“频率梳”就形成了。频率梳可以实现对所使用光线的绝对频率进行及其精准的测量，这对于各种各样的光谱应用至关重要。

    频率梳的发现或多或少对于光学测量有着革命性的意义，因此还获得过2005年的诺贝尔物理学奖。在过去4年中，作为已于2015年结题的欧盟科研项目TERACOMB的一部分，全世界的研究人员都不断努力，使用量子级联激光器，生成太赫兹频率梳。

    以Juraj Darmo 为领导的维也纳光学研究所研究团队，已经成功的采用了半导体技术，首次实现了宽频太赫兹频率梳。

维也纳光学研究所的Karl Unterrainer、Dominic Bachmann和 Juraj Darmo

    维也纳突破

    Unterrainer教授带领的团队采用的方法可以实现在激光操作过程中对内部量子级联激光器参数进行分析。这一技术是基于时间分辨光谱学，运用宽频太赫兹脉冲穿透样品进行测量。

    基于飞秒激光器，这项技术仅仅需要一次测量便可以完成对时频范围相关的所有完整信息内容的采集。因此，光学研究所的科学家对宽频太赫兹量子级联激光器的光增益系数和光色散进行了量化处理，提高了他们对操作中复动力学的理解。“这些发现让我们可以更进一步的提升激光带宽，以提高频率梳的有效性，”Juraj Darmo解释到。

    当然，有关太赫兹量子级联激光器还有一个仍需解决的问题，那就是激光线存在着不同的传播速度。如果激光模态具有更高侧序，激光线之间强度分布就非常不均匀，因此就会减少可用带宽，阻止频率梳的生成。

    为了防止模态震荡，必须大幅度提升损耗，防止其超越激光阈值。通过在激光谐振器边缘增加专门定制的侧边吸收器，TUW 和 ETHZ 的研究人员完全实现了对较高侧边模态的抑制，且不会对整体的基本模态产生任何相关影响。其结果是他们实现了跨越整八度的发射频宽，在 700 GHz中段的均匀模式分布，以及带宽为440 GHz的频率梳。

    另外，侧边吸收器可产生超短太赫兹脉冲，脉冲宽度可少于3皮秒。这创造了，正如研究人员所评论的，采用量子级联激光器生成太赫兹脉冲的世界新记录。“这真的是非常神奇，我们仅仅需要对波导做一点点的微调，居然就可以带来如此巨大的提升,” Dominic Bachmann感叹到，他新近完成了这篇关于宽频量子级联激光器的论文。