研究前沿:Nature Photonics-石墨烯 | 太赫兹激光器

时间:2023-04-24 08:48来源:石墨烯联盟作者:weixiang 点击:
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摘要:产生稳定的超短(飞秒到皮秒)、且具有较大瞬时强度的太赫兹频率辐射脉冲序列,是在计量和超高速通信领域光-物质相互作用的基本要求。在固态电泵浦激光器中,产生短脉冲的主要途径是通过被动锁模passive mode-locking,然而,在太赫兹范围内,尚未实现这一目标,这是过去二十年来,持续时间最长的目标之一。事实上,长期以来,被动锁模的实现,一直被认为受制于固有阻碍

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产生稳定的超短(飞秒到皮秒)、且具有较大瞬时强度的太赫兹频率辐射脉冲序列,是在计量和超高速通信领域光-物质相互作用的基本要求。在固态电泵浦激光器中,产生短脉冲的主要途径是通过被动锁模passive mode-locking,然而,在太赫兹范围内,尚未实现这一目标,这是过去二十年来,持续时间最长的目标之一。事实上,长期以来,被动锁模的实现,一直被认为受制于固有阻碍,即在太赫兹激光器中,子带间增益相关的快速恢复时间。

近日,意大利纳米科学研究机构(NEST, CNR—Istituto Nanoscienze and Scuola Normale Superiore)Elisa Riccardi, Valentino Pistore,Miriam S. Vitiello等,在Nature Photonics上发文,报道了一种自启动的小型化短脉冲太赫兹激光器,采用了一种原始的器件架构,包括沿双金属半导体2.30–3.55THz线激光器的整个腔中,分布着多层石墨烯可饱和吸收体的表面图案化。在紧凑、全电子、全无源和廉价的配置中,演示了具有4.0皮秒长脉冲的自启动脉冲发射。


 

Short pulse generation from a graphene-coupled passively mode-locked terahertz laser.

石墨烯耦合被动锁模太赫兹激光器产生短脉冲


 

图1:器件原理图和光学模拟。


 

图2:多层石墨烯可饱和吸收体分布distributed graphene saturable absorber,DGSA-量子级联激光器Quantum cascade lasers,QCL的电学和光学特性。


 

图3:太赫兹时域光谱time-domain spectroscopy,TDS发射曲线。


 

图4 麦克斯韦-布洛赫动力学模拟。

文献链接

https://www.nature.com/articles/s41566-023-01195-z

https://doi.org/10.1038/s41566-023-01195-z

来源:今日新材料

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