太赫兹量子级联激光器最新研究进展：从非线性动力学到量子技术的新机遇

《IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology》：The terahertz quantum cascade laser

　　摘要：太赫兹（THz）量子级联激光器（QCLs）已从实验室中的新奇器件发展成为功能多样化的、经量子工程设计的相干辐射源，覆盖了物质诸多基本激发模式所在的频谱区域。在温度性能、光学功率、亮度、光束工程和光谱覆盖等关键性能取得重要进展的同时，一系列新型材料体系应运而生，新一代太赫兹QCL谐振腔展现出丰富的非线性与多模动力学特性，包括频率梳的产生、谐波态以及被动锁模等。这些发展使太赫兹QCLs不仅可作为紧凑的光谱学光源，更成为非线性光子学、精密计量和量子控制等领域的活跃平台。本文重点介绍了太赫兹QCLs工程领域的最新进展，并指出该领域正进入一个新阶段，系统集成将成为主导性挑战。此外，本文还讨论了太赫兹QCLs与量子技术交叉领域涌现的新机遇，包括探测量子材料中的低能激发、低温量子实验，以及通过固有的四波混频动力学产生非经典光的可能性。通过桥接器件物理、非线性光学和量子科学，太赫兹QCLs为多功能、芯片级高功率光束产生平台提供了一条可行路径。