美研發(fā)首個集成太赫茲固態(tài)收發(fā)器 為醫(yī)學(xué)成像提供新手段

據(jù)國外媒體報道，美國科研人員開發(fā)出了首個集成太赫茲(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研究領(lǐng)域，2004年被評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驗室的研究人員將同一塊芯片上的探測器和激光器結(jié)合在一起，制造出了該接收設(shè)備。在實驗中，研究人員將一個小的肖特基二極管嵌入一個量子級聯(lián)激光器(QCL)的脊峰波導(dǎo)空腔中，讓能量能夠從量子級聯(lián)激光器內(nèi)部的磁場直接到達(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、通訊等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　量子級聯(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)體太赫茲量子級聯(lián)激光器。太赫茲量子級聯(lián)激光器的一個優(yōu)勢在于其能夠同其他組件一起被整合在同一個芯片上。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聯(lián)激光器和二極管混頻器整合在一個芯片上，就可以組成一個簡單實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、鎖頻等。