Northwestern University forskare har designat en kvantkaskadlaser (QCL) frekvenskam som är dramatiskt effektivare än tidigare iterationer.
Under ledning av Manijeh Razeghi, forskare vid Northwesterns Center for Quantum Devices teoretiskt utformade och syntetiserade experimentellt en ny, stamkonstruerat emittermaterial. Tillverkad med det nya materialet, den kompakta QCL frekvenskammen är en storleksordning effektivare och avger mer än fyra gånger uteffekten än alla tidigare demonstrationer.
Razeghis QCL-frekvenskam arbetar i det infraröda spektralområdet, vilket är användbart för att upptäcka många olika typer av kemikalier, inklusive industriella utsläpp, explosiva varor, och kemiska krigföringsmedel.
"Vi ser början på en verklig revolution inom kompakt gassensorteknik, "sade Razeghi, Walter P. Murphy Professor i elektroteknik och datavetenskap vid Northwestern McCormick School of Engineering. "Tänk dig ett handhållet system som kan upptäcka spårmängder av farliga kemikalier på en bråkdel av en sekund."
Stöds av National Science Foundation, Säkerhetstjänsten, Naval Air Systems Command, och NASA, forskningen publicerades online idag Vetenskapliga rapporter .
En revolutionär aktör inom grundvetenskap, en frekvenskam är en ljuskälla som avger ett spektrum som innehåller en serie diskreta, frekvenslinjer med lika avstånd. Det exakta avståndet mellan frekvenser är nyckeln till att manipulera ljus för olika applikationer och har lett till ny teknik inom olika områden, inklusive medicin, kommunikation, och astronomi. I dag, frekvenskammar sträcker sig över stora ljusfrekvenser från terahertz till synligt till extremt ultraviolett.
"Eftersom den direkta frekvenskammen genererades genom att använda en lägeslåst femtosekundlaser på 1990-talet, olika tekniker har använts för att producera frekvenskammar, "Razeghi sa." Men var och en av dessa tekniker kräver flera optiska komponenter. Detta är varken kompakt eller bekvämt. "
Razeghis arbete har gjort det möjligt att generera en frekvenskam från en enda optoelektronisk komponent på bara några millimeters längd. Den resulterande QCL-frekvenskammen är otroligt kompakt och avger mer än 300 jämnt fördelade frekvenslinjer, som sträcker sig över 130 centimeter.
"Systemet är baserat på en massproducerbar komponent utan rörliga delar, "Razeghi sa, "vilket är attraktivt både vad gäller kostnad och hållbarhet."
Razeghis grupp letar för närvarande efter sätt att ytterligare öka spektralområdet för dess QCL -frekvenskammar. Detta inkluderar att söka efter sätt att göra en chip-skala, rumstemperatur, terahertz frekvenskam, vilket skulle möjliggöra nya applikationer inom icke-destruktiv paketutvärdering och biomedicinsk avbildning.
