加州大学洛杉矶分校工程师开发一种控制激光偏振的新技术 2016-10-02 10:18:30

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艺术家对激光偏振表面的描述可以纯粹以电子方式调整激光的偏振态,而不需要任何移动部件

加州大学洛杉矶分校的工程师们已经开发出一种新技术来控制激光的偏振态,这种技术可以产生一种新型强大的高质量激光器,用于医学成像,化学传感和检测或基础科学研究

新方法纯粹以电子方式运行,没有任何活动部件

想想偏光太阳镜,它可以帮助人们在强光下更清晰地看到

偏振工作通过过滤可见光波以仅允许其电场指向一个特定方向的波通过,这降低了亮度和眩光

像亮度和颜色一样,偏振是激光产生的光的基本特性

控制激光偏振的传统方法是使用单独的组件,如偏振器或波片

为了改变其偏振,偏振器或波片必须物理旋转,这是一个缓慢的过程,导致物理上更大的激光系统

来自加州大学洛杉矶分校Henry Samueli工程与应用科学学院的团队开发了一种专门的人造材料,一种“表面”,可以纯粹电子地调整激光的偏振态,而不需要任何移动部件

该研究发表在Optica上

突破性进展应用于电磁波频率上的太赫兹频率范围内的一类激光,其位于微波和红外波之间

“虽然有几种方法可以在可见光谱中快速切换极化,但在太赫兹范围内,目前缺乏良好的选择,”电气工程副教授兼该研究的首席研究员Benjamin Williams说

“在我们的方法中,偏振控制内置于激光器本身

这允许更紧凑和集成的设置,以及极化的非常快速的电子切换的可能性

此外,我们的激光有效地将光线投射到所需的偏振态 - 没有浪费激光功率产生错误偏振的光

“新的表面覆盖了一个2平方毫米的区域,并且有一个独特的锯齿形线状天线穿过它的表面

电流穿过导线,选择性地激励激光材料的特定部分,这允许用户根据需要改变和定制偏振状态

威廉姆斯说,太赫兹辐射穿透许多材料,如介电涂层,油漆,泡沫,塑料,包装材料等,而不会损坏它们

“因此,一些应用包括在工业环境中进行无损评估,或在艺术和古物研究中揭示隐藏的特征,”负责太赫兹器件和子带间纳米结构实验室的威廉姆斯说

“例如,我们的激光可以用于太赫兹成像,其中增加偏振对比可以帮助发现艺术品中的附加信息,例如改进隐藏缺陷或结构的边缘检测

”该工作基于该组最近的发展世界上第一个在太赫兹范围内工作的垂直外腔表面发射激光器或VECSEL

它们的新表面覆盖面积为2平方毫米,并且在其表面上具有明显的锯齿形线状天线

电流穿过导线,选择性地激励激光材料的特定部分,这允许用户根据需要改变和定制偏振状态

该研究的主要作者是电气工程研究生徐若尧和电气工程本科生大观陈

其他作者包括电气工程研究生Christopher Curwen; Mohammad Memarian,加州大学洛杉矶分校微波电子实验室的博士后学者;桑迪亚国家实验室的John Reno;和加州大学洛杉矶分校电气工程学教授Tatsuo Itoh,他担任Northrop Grumman工程主席

该研究由美国国家科学基金会和美国国家航空航天局支持

出版物:Luyao Xu,et al

,“Metasurface quantum-cascade laser with electrical switchable polarization,”Optica Vol

4,第4期,第468-475页(2017年); doi:10.1364 / OPTICA.4.000468资料来源:Matthew Chin,加州大学洛杉矶分校新闻