研究人员发明新型太赫兹半导体激光器

美国哈佛大学和英国利兹大学研究人员在8日的英国《自然·材料》杂志上报告说，他们利用“超材料”发明出一种新型太赫兹半导体激光器，其发射的太赫兹光波准直性能与传统太赫兹光源相比显著改善。

　　这项成果为太赫兹技术的广泛应用提供了可能。哈佛大学目前已就这一发明提出专利申请。

　　在这项研究中，研究人员使用的“超材料”本身是常用的复合半导体材料砷化镓，但材料结构是密集排布的沟槽，其深度随距离呈周期性变化。这些沟槽分布在激光器发光区域附近，它们将激光器的发光转换为沿器件表面传播的表面等离子体，从而将光能扩散到极大的区域；这些表面等离子体的能量最终被“超材料”散射到自由空间成为若干列太赫兹波，这些光波相干叠加，成为一束高准直的激光束。

　　论文第一作者、目前在哈佛大学工程和应用科学学院做博士后研究的虞南方在接受新华社记者电话采访时说，这项研究中的“超材料”在两方面有别于传统材料：其一，它增大了表面等离子体的光子动量，与自由空间光子的动量相比，前者更接近光源内部光子的动量；动量的匹配使大部分激光光能被转换为表面等离子体，而不是被直接散射到自由空间。其二，与可见光波段表面等离子体不同，太赫兹表面等离子体和传统材料表面的相互作用很弱，难于操纵；而“超材料”使表面等离子体局限在离器件表面小于一个波长的范围内，从而实现对表面等离子体的有效控制。

　　太赫兹波是指频率在0．1太赫兹至10太赫兹（波长为3000微米至30微米）范围内的电磁波，可以有效透过纸张、衣物、塑料等非金属物品，在易燃物检测、药品质量检验、癌症和外伤诊断及星际微量化学物质探测等领域有广泛应用前景。