テラヘルツレーザーの急進展 (A leap forward for terahertz lasers)

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2022-01-25 アメリカ合衆国・ハーバード大学

・ ハーバード大学、米国陸軍戦闘能力開発コマンド(DEVCOM ARL)および DRS Daylight Solutionsが、0.25~1.3THz の周波数域で 120 本のレーザー線を生成し、室温下で作動するコンパクトなテラヘルツレーザーを開発。
・ 電磁スペクトルのマイクロ波と赤外線の間に位置し、画像化やセキュリティ、通信等の重要な技術となるテラヘルツ周波数帯域の利用は、テラヘルツ源のサイズ、非効率性、生成する周波数が限られた低温度デバイスへの依存により、困難となっている。
・ 同大学は 2019 年に MIT と米国陸軍と共同で、量子カスケードレーザーポンプと亜酸化窒素分子レーザーを組み合わせた、室温下で作動する広周波数域のコンパクトなテレヘルツレーザーのプロトタイプを開発している。
・ 本研究では、亜酸化窒素をフッ化メチルに変更した。光場と強力に反応する無毒性のフッ化メチルは、赤外光の吸収とテラヘルツ波の放出に優れ、プロトタイプの 3 倍を超える周波数範囲を可能にする。
・ フッ化メチルは約 50 年前にもテラヘルツレーザーとして利用されたが、大型の CO2 レーザーのポンピングでは生成できるレーザー周波数が制限されていた。新レーザーは、これまでに開発された最もコンパクトなテラヘルツレーザーの一つとなり得るがさらなる小型化を進める。
・ 本研究は、米国陸軍研究局(ARO)が一部支援した。
URL: https://www.seas.harvard.edu/news/2022/01/leap-forward-terahertz-lasers

<NEDO海外技術情報より>

(関連情報)

APL Photonics 掲載論文(フルテキスト)
A quantum cascade laser-pumped molecular laser tunable over 1 THz
URL: https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0076310

Despite decades of research, no frequency tunable sources span the terahertz gap between 0.3 and 3 THz. By introducing methyl fluoride (CH3F) as a new gain medium for a quantum cascade laser-pumped molecular laser (QPML), we demonstrate continuous-wave lasing from more than 120 discrete transitions, spanning the range from 0.25 to 1.3 THz. Thanks to its large permanent dipole moment and large rotational constants, methyl fluoride (CH3F) as a QPML gain medium combines a lower threshold, a larger power efficiency, and a wider tuning range than other molecules. These key features of the CH3F QPML, operated in a compact cavity at room temperature, pave the way to a versatile THz source to bridge the THz gap.
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