Lehigh､マルチワット､テラヘルツレーザを開発

June, 22, 2020, Dublin--Lehighのフォトニクス･ナノエレクトロニクスセンタの研究者は､テラヘルツレーザの記録的高出力パワー達成に位相ロック技術を使っている｡また､任意の単一波長半導体量子カスケードレーザ(QCL)でも最高の放射効率を報告した｡

Lehighの電気･コンピュータ工学部准教授､Sushil Kumarとそのチームは､テラヘルツQCL技術の最前線で研究している｡
　チームは､プラズモニックレーザの新しい位相ロック技術を開発した｡それを利用して､THzレーザの記録的高出力を達成した｡そのレーザは､任意の単一波長半導体QCLで最高放射効率を実現した｡研究成果は､Optica｢位相ロックテラヘルツプラズモンレーザアレイ､単一スペクトルモードで2W主力｣として発表された｡

｢われわれが知る限りでは､われわれのテラヘルツレーザは､QCLsで50%以上の放射効率を達成した初の報告である｣とKumarはコメントしている｡

半導体レーザの光出力とビーム品質を強化するために､研究者は位相ロックを使うことがよくある｡これは､たくさんの光キビティが決まったやり方で放射を強制する電磁制御系である｡テラヘルツQCLsは､光閉じ込めに金属コーティング(クラッディング)を持つ光キャビティを利用しており､放射特性が良くないことで有名なプラズモンレーザとして知られるものである｡そのようなプラズモンレーザの放射効率と出力を大幅に改善するために利用できる技術文献はほんのわずかしかない｡

｢われわれの論文は､プラズモンレーザの新しい位相ロックスキームを説明している｡これは､半導体レーザの広範な文献で位相ロックレーザについての先行研究とは明確に異なるものである｡実証された方法は､電子放射の進行波を位相ロックプラズモン光キャビティのツールとして利用する｡その方法の有効性は､テラヘルツレーザの記録的な出力パワー達成によって証明されている｡以前の研究と比べて出力は一桁改善されている｣とJinは説明している｡

キャビティの金属層に沿って伝搬する進行波ではあるが､内部ではなくキャビティの周囲媒体の外側を伝搬する｡これは独自の方法であり､Kumarのグループが最近開発したものである｡また､これは継続してさらなるイノベーションへの新たな道を開く｡チームは､そのレーザの出力レベルが､レーザ研究者とアプリケーション研究者との協力により､この技術に基づいたテラヘルツ分光法やセンシングプラットフォームに向かうと考えている｡

研究者によると、この成果における第1のイノベーションは、半導体材料の特性からわずかに外れた光キャビティの設計にある。LehighのCPNに新規導入された誘導結合プラズマエッチング装置が、このレーザの性能限界を押し広げる際に重要な役割を果たした、と研究者はコメントしている。
(詳細は、https://www2.lehigh.edu)