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