Der Terahertz-Quellen-Quanten-Kaskadenlaser ist ein Halbleiterlaser, der auf der Struktur einer Quantenfalle basiert und elektromagnetische Wellen im Terahertz-Band emittieren kann.

Analyse der Funktionsmerkmale von Terahertz-Quellen-Quanten-Kaskadenlasern:

1. Hohe Leistung und hohe Effizienz

Spitzenleistung:

Die Ausgangsleistung im kontinuierlichen Wellenmodus (CW) erreicht Dutzende bis Hunderte Milliwatt und die Spitzenleistung im Pulsmodus erreicht bis zu Watt.

Elektrische Umwandlungseffizienz:

Nach der Optimierung des Dopings- und Resonanztunnellers können Effizienzen von bis zu 10% bis 20% erreicht werden (weit höher als herkömmliche Terahertz-Lichtquellen wie Rückwellenrohre).

2. Frequenzstimmbarkeit

Temperatureinstellung:

Durch die Änderung der Gerätetemperatur und die Einstellung des Quantenfällenergieabstands wird der Frequenzstimmungsbereich von 10% ~ 20% erreicht.

Spannungsstimmung:

Verwenden Sie den Injektionsstrom oder das zusätzliche elektrische Feld zur Regelung der Energiebandstruktur, um die Frequenz kontinuierlich zu stimmen.

3. Hohe Kohärenz und schmale Linienbreite

Zusammenhängende Länge:

Die Kohärenzlänge bei Single-Mode-Ausgang kann in der Größe von Dami erreicht werden und eignet sich für die Teraherz-Interferenztbildgebung oder die Spektralanalyse.

Linienbreite Steuerung:

Die DFB-Struktur verpresst die Linienbreite bis zu kHz und erhöht die Spektralreinheit.

4. Hochgeschwindigkeitsmodulationsfähigkeit

Direktstrommodulation:

Die Antwortbandbreite erreicht GHz und unterstützt die drahtlose Kommunikation auf Teraherz mit Hochgeschwindigkeitssignalen.

Externe Modulation:

Durch die Integration eines Elektroabsorptionsmodulators können Modulationsbandbreiten von > 10 GHz erreicht werden.

5. Breite Spektralabdeckung

Frequenzbereich:

Abdeckung von 0,5 bis 5 THz (durch Materialdesign und Prozessoptimierung auf über 10 THz erweiterbar).

Mehrwellenlängenausgang:

Durch mehrere aktive Zonen- oder Rasterkoppelungen können gleichzeitige Ausgaben mit zwei oder mehreren Wellenlängen erzielt werden.

Schlüsseltechnologische Vorteile von Terahertz-Quellen-Quanten-Kaskadenlasern:

1. Kompaktheit und Portabilität

Größe und Gewicht:

Typische Gerätegrößen sind nur wenige Quadratmillimeter groß und können in Handgeräte oder unbemannte Plattformen integriert werden.

Niedriger Stromverbrauch:

Die Antriebsspannung beträgt in der Regel ein paar bis ein Dutzend Volt und der Strom ist < 1 A, geeignet für Batterieszenarien.

2. Starke Umweltanpassung

Temperaturstabilität:

Durch die thermische Absenkkonstruktion (z. B. Diamant-Absenkung) und die aktive Temperaturregelung können Sie stabil in einer Umgebung von -40 °C bis 80 °C arbeiten.

Vibrationsbeständigkeit:

Vollständig solide Konstruktion ohne mechanische Schwingungsteile, geeignet für Fahrzeug- oder Raumfahrtanwendungen.

Multifunktionales Integrationspotenzial

Integration von Sensorik und Kommunikation:

Dieselbe Chip integriert Sende-, Empfangs- und Signalverarbeitungsschaltungen für Terahertz-Radar oder Sicherheitsprüfungen.

Systemintegration auf Chip (SoC):

Kombiniert mit dem CMOS-Prozess, ermöglicht eine Single-Chip-Integration von Terahertz-Lichtquellen, Detektoren und Signalverarbeitungsschaltungen.