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.
Seperti apa modul QCL itu
Hasil penelitian utama
1. Daya keluaran 5 kali lebih tinggi dari QCL nonlinier terahertz sebelumnya. Hamamatsu Photonics menganalisis prinsip propagasi gelombang terahertz di dalam QCL nonlinier terahertz, dan menemukan bahwa sambungan permukaan atasnya dengan lensa silikon resistansi-tinggi dapat meningkatkan efisiensi pembangkitan gelombang terahertz, dan memanfaatkan kristalnya teknologi pertumbuhan terakumulasi selama bertahun-tahun. Dan teknologi proses semikonduktor mengoptimalkan struktur internal untuk meningkatkan output puncak pada titik frekuensi 1THz ke tingkat sub-miliwatt, yang lebih dari 5 kali lipat QCL nonlinier tradisional.
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.
Indikasi peralihan frekuensi
Prinsip peralihan frekuensi: Sinar laser inframerah tengah-yang dipancarkan dari QCL nonlinier terahertz dipantulkan dalam kisi difraksi. Dalam hal ini, peralihan frekuensi gelombang THz dicapai dengan mengendalikan kisi difraksi secara elektrik dan mengubah kemiringan.
latar belakang RD
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.
Pada tahun 2018, Hamamatsu Photonics mengembangkan QCL nonlinier terahertz dengan memanfaatkan teknologi desain struktur kuantum yang unik, menggunakan desain keadaan energi-dua-energi tinggi-anticrossing (AnticrossDAUTM). QCL nonlinier terahertz ini dapat mengubah frekuensi gelombang terahertz dan menyinarinya sesuai dengan komponen yang terkandung dalam sampel, dan kemudian meningkatkan akurasi analisis sesuai dengan tingkat penyerapan. Namun, saat ini tidak ada sumber cahaya laser semikonduktor yang dapat mencapai perubahan frekuensi dalam satu modul. Oleh karena itu, Hamamatsu Photonics telah meneliti dan mengembangkan frekuensi-perubahan modul QCL.
Ringkasan Prestasi 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.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa dalam kasus frekuensi penyerapan yang berbeda dari komponen yang berbeda dalam sampel yang akan diuji, menggunakan modul untuk mengalihkan frekuensi dan menyinari gelombang -pita sempit terahertz untuk memeriksa laju penyerapan masing-masing komponen. dapat meningkatkan obat-obatan, makanan dan bahan semikonduktor. penilaian kualitas dan akurasi pengujian non-destruktif. Selain itu, diharapkan juga dapat diterapkan pada identifikasi bahan polimer bermolekul tinggi-seperti plastik yang sebelumnya tidak mudah diidentifikasi. Selanjutnya, Hamamatsu Photonics juga akan terus mempelajari struktur pembuangan panas QCL secara mendalam, yang bertujuan untuk mencapai operasi gelombang THz yang stabil dan berkelanjutan. Diharapkan gelombang THz akan digunakan di bidang-bidang seperti radio astronomi untuk mengamati alam semesta, dan kecepatan transmisi data akan mencapai ratusan gigabit per detik. Aplikasi dalam arah pengembangan komunikasi nirkabel jarak pendek-berkapasitas tinggi-kecepatan besar-ultra-.
Di masa depan, Hamamatsu Photonics juga akan memanfaatkan teknologi sistem mikroelektromekanis (MEMS) yang unik untuk mengecilkan modul QCL hingga seukuran ujung jari.
