太赫兹源量子级联激光器是一种基于量子阱结构的半导体激光器,能够发射太赫兹波段的电磁波。
太赫兹源量子级联激光器功能特性分析:
1. 高功率与高效率
峰值功率:
连续波(CW)模式输出功率可达数十毫瓦至上百毫瓦,脉冲模式峰值功率可达瓦级。
电光转换效率:
优化掺杂和共振隧穿设计后,效率可达10%~20%(远超传统太赫兹光源如返波管)。
2. 频率可调谐性
温度调谐:
通过改变器件温度,调节量子阱能级间距,实现频率调谐范围达10%~20%。
电压调谐:
利用注入电流或外加电场调控能带结构,连续调谐频率。
3. 高相干性与窄线宽
相干长度:
单模输出时相干长度可达米级,适用于太赫兹干涉成像或光谱分析。
线宽控制:
DFB结构可压窄线宽至kHz量级,提升频谱纯度。
4. 高速调制能力
直接电流调制:
响应带宽达GHz量级,支持高速信号的太赫兹无线通信。
外部调制:
集成电吸收调制器后,可实现>10 GHz的调制带宽。
5. 宽光谱覆盖
频率范围:
覆盖0.5~5 THz(可通过材料设计和工艺优化扩展至10 THz以上)。
多波长输出:
通过多段有源区或光栅耦合,实现双波长或多波长同时输出。
太赫兹源量子级联激光器关键技术优势:
1. 紧凑性与便携性
体积与重量:
典型器件尺寸仅几毫米见方,可集成到手持式设备或无人机载平台。
低功耗:
驱动电压通常为几伏至十几伏,电流<1 A,适合电池供电场景。
2. 环境适应性强
温度稳定性:
通过热沉设计(如金刚石热沉)和主动温控,可在-40°C~80°C环境中稳定工作。
抗振动性能:
全固态结构,无机械振动部件,适合车载或航天应用。
3. 多功能集成潜力
传感与通信一体化:
同一芯片可集成发射、接收和信号处理电路,用于太赫兹雷达或安防检测。
片上系统集成(SoC):
结合CMOS工艺,实现太赫兹光源、探测器和信号处理电路的单片集成。
