Создан терагерцевый лазер, работающий при комнатной температуре

Группа инженеров и прикладных физиков из Гарвардского университета под руководством Федерико Капассо (Federico Capasso) продемонстрировала первый работающий при комнатной температуре терагерцевый полупроводниковый лазер с электрической накачкой. Это достижение, базирующееся на коммерчески доступных нанотехнологиях, возможно, станет стандартом для изготовления терагерцевых лазеров для использования службами безопасности и для химического считывания.

Задача создания лазеров в терагерцевом диапазоне частот с длинами волн от 30 до 300 Å, пригодных для практического применения, стоит уже давно. В частности, основной проблемой было изготовление терагерцевого полупроводникового лазера с электрической накачкой и термоэлектрическим охлаждением, работающего при комнатных температурах. Ранее подобные устройства требовали для охлаждения криогенных систем, что существенно ограничивало их повседневное применение.

Продемонстрированное устройство имеет мощность несколько сотен нановатт при комнатной температуре и микроватты при температурах, легко достижимых с коммерчески доступными термоэлектрическими системами охлаждения.

Для достижения успешных результатов и преодоления температурных ограничений исследователи сконструировали квантовый каскадный лазер в среднем ИК-диапазоне, который одновременно излучает свет на двух частотах. Терагерцевое излучение с частотой 5 ТГц получалось с помощью генерации разностной частоты внутри лазера при комнатной температуре.

Отметим, что квантовые каскадные лазеры, излучающие в среднем ИК-диапазоне, были изобретены и продемонстрированы Федерико Капассо и его командой в Bell Labs еще в 1994 г.