Der Quantenkaskadenlaser sieht dank seine nächste Generation MIT und die Forscher der University of Waterloo.
Jetzt ist es tragbar, leistungsstark und kann Terahertz außerhalb einer Laborumgebung erzeugen. Diese Entwicklung macht es in Umgebungen wie Krankenhäusern und Flughäfen für die Erkennung äußerst nützlich. Hautkrebs und zum Beispiel versteckte Schmuggelware.
Das Team hat es geschafft, ein Gerät zu erstellen, das nicht die normalerweise extrem kalten Temperaturen benötigt, die für den Betrieb erforderlich sind, sodass es zu anderen Einstellungen transportiert werden kann.
Ihre Studie wurde veröffentlicht in Naturphotonik am Montag.
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Terahertz-Strahlung
Um Echtzeit-Bildgebung und schnelle Spektralmessungen mit Terahertz-Strahlung durchzuführen, waren Temperaturen von bis zu erforderlich. 200 Kelvin oder -73 Grad Celsius . Das war bis jetzt wahr.
Dank des Forscherteams kann dieser Prozess jetzt bei stattfinden. 250 Kelvin, -23 Grad Fahrenheit -23 Grad Celsius . Anstatt sperrige Geräte in einem Labor zu benötigen, können jetzt mit einem kompakten tragbaren Kühlsystem dieselben Arbeiten an verschiedenen Orten ausgeführt werden.
Die neue Technologie wird bei Terahertz-Quantenkaskadenlasern eingesetzt, bei denen es sich, wie die Forscher es ausdrückten, um "winzige, in Chips eingebettete Halbleiterlaser" handelt. Diese Laser gibt es seit 2002, und Forscher haben versucht, Möglichkeiten zur Steigerung zu findendie Temperaturen, die benötigt werden, um sie zu betreiben.
" Dies ermöglicht tragbare Terahertz-Bildgebungs- und Spektralsysteme, die unmittelbare Auswirkungen auf vielfältige Anwendungen in Medizin, Biochemie, Sicherheit und anderen Bereichen haben ", sagte Qing Hu einer der Autoren des Papiers und MIT Distinguished Professor für Elektrotechnik und Informatik.
Die Laser des Teams sind nur wenige Millimeter lang und dünner als Haare. Sie werden als "Kaskadenlaser" bezeichnet, da Elektronen eine Art Treppe hinunter "kaskadieren" und dabei bei jedem Schritt ein Lichtteilchen emittieren.
Das Team konnte die für den Betrieb dieser Laser erforderliche Temperatur senken, indem es die Höhe der Barrieren im Laser verdoppelte, um ein Austreten der Elektronen zu verhindern, das bei höheren Temperaturen zunimmt.
"Wir haben verstanden, dass das Austreten von Elektronen über die Barriere der Killer ist", was bedeutete, dass das System zusammenbrechen würde, wenn es nicht mit einem Kryostaten gekühlt würde. Hu erklärt . "Also haben wir eine höhere Barriere angebracht, um die Leckage zu verhindern, und dies stellte sich als Schlüssel zum Durchbruch heraus."
Die Team ist positiv mit der neuen Entdeckung und glaubt, dass sie sich durchsetzen kann, um mächtig zu schaffen Terahertz ohne Kühler.
Wie Hu erwähnte , " Die Verwendung des direkten Phononenschemas und größerer Barrieren ist der Weg nach vorne. Ich kann endlich das Licht am Ende des Tunnels sehen, wenn wir Raumtemperatur erreichen. "