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美國科研人員開發(fā)出了首個(gè)集成太赫茲(THz)固態(tài)收發(fā)器，新設(shè)備比目前使用的太赫茲波設(shè)備更小，功能更強(qiáng)大。相關(guān)研究成果發(fā)表在最新一期的《自然·光子學(xué)》雜志上。 太赫茲技術(shù)是近年來十分熱門的一個(gè)研究領(lǐng)域，2004年被評(píng)為影響世界未來的十大科技之一。美國能源部桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員將同一塊芯片上的探測(cè)器和激光器結(jié)合在一起，制造出了該接收設(shè)備。在實(shí)驗(yàn)中，研究人員將一個(gè)小的肖特基二極管嵌入一個(gè)量子級(jí)聯(lián)激光器(QCL)的脊峰波導(dǎo)空腔中，讓能量能夠從量子級(jí)聯(lián)激光器內(nèi)部的磁場(chǎng)直接到達(dá)二極管的陰極，而不需要光耦合通路。這樣，研究人員就不需要再為制造這些收發(fā)器等設(shè)備所需要的光學(xué)“零件”如何定位而“抓耳撓腮”了。 新的固態(tài)系統(tǒng)利用了太赫茲波發(fā)出的頻率。太赫茲波是指頻率在0.1THz—10THz范圍的電磁波，介于微波與紅外之間，它能夠穿透非金屬材料，從而為安檢、醫(yī)學(xué)成像提供新的手段，在物體成像、醫(yī)療診斷、環(huán)境檢測(cè)、通訊等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。 量子級(jí)聯(lián)激光器是產(chǎn)生太赫茲輻射的重要器件之一，科學(xué)家于2002年演示了半導(dǎo)體太赫茲量子級(jí)聯(lián)激光器。太赫茲量子級(jí)聯(lián)激光器的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于其能夠同其他組件一起被整合在同一個(gè)芯片上。然而，此前要想裝配出靈敏的相干收發(fā)器系統(tǒng)，研究人員需要將零散的、并且常常是巨大的組件組合到一起。而現(xiàn)在，研究人員只是將太赫茲量子級(jí)聯(lián)激光器和二極管混頻器整合在一個(gè)芯片上，就可以組成一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的微電子太赫茲收發(fā)器。 研究人員也證明，新的太赫茲集成設(shè)備能夠執(zhí)行以前組件零散的太赫茲系統(tǒng)的所有基本功能，例如傳輸相干載波、接受外部信號(hào)、鎖頻等。 |
