可调谐超表面外腔量子级联激光器，频率可达5.74 THz

《ACS Photonics》：Tunable Metasurface External-Cavity Quantum Cascade Lasers up to 5.74 THz

垂直外腔表面发射激光器基于量子 cascade 多层膜表面首次在5-6 THz实现，通过优化周期（低于自由空间波长的70%）提升性能，达5.74 THz峰值功率1.3 mW、83 K高温运行及54 K连续波23 μW输出，并实现5.23-5.73 THz（9.1%）单模调谐，近高斯远场分布。

　　

基于放大型量子级联超表面的垂直外腔面发射激光器首次在5–6 THz频段内得到实现。为了提高与损耗表面模式的耦合效率，需要更新设计准则；然而，较高的损耗以及较低的可用材料增益限制了超表面周期的扩展能力（相较于之前的设计）。研究人员制造并测试了一系列具有不同周期的超表面器件，这些器件同时采用了均匀超表面和聚焦超表面结构。将超表面周期缩短至自由空间波长的70%以下后，器件的性能得到了显著提升：实现了最高5.74 THz的脉冲输出（峰值功率为1.3 mW），最大工作温度可达83 K；在连续波模式下，输出功率为23 μW，工作温度可达到54 K。在最佳情况下，激光器能够在5.23–5.73 THz的范围内实现单模调谐（调谐范围为9.1%），并且在整个频段内保持近乎高斯的远场光束分布。这些结果表明，量子级联垂直外腔面发射激光器是用于外差光谱学中的高频本地振荡器应用的有前景的候选器件。