研制了可產生太赫茲激光的可調諧量子級聯激光器。
直到今天，足夠功率的太赫茲激光可以在200K以下甚至更低的溫度下實現實時成像和快速光譜測量。這些溫度只能通過設備的整體溫度下降來實現，因此將該技術限制為僅適用於實驗室。在最近發表的頂級期刊《自然》中，麻省理工學院傑出的電子工程教授和計算科學教授胡青(Qing Hu)及其同事報告說，他們的量子級聯激光器可以在溫度高於250K時工作，這意味著只需要壹個可移動的冷卻系統。
胡說，太赫茲量子級聯激光器是壹種嵌入微芯片的半導體激光器，於2002年首次發明，但在該技術能夠適應200K以上的工作之前，它被證明是非常困難的，因為它在該領域因物理原因而無法實現這壹目標。
在相對較高的溫度下工作，我們最終可以將這項技術應用到壹個緊湊的移動系統中，並在這壹領域取得突破，並在實驗室之外應用。胡說，這將使移動太赫茲成像和光譜系統立即得到廣泛的應用，如醫療保健，生物化學，安全和其他領域。
胡開始研究太赫茲頻率，是介於微波和紅外之間的壹段電磁(波)譜，可以追溯到1991年。
這項研究花了我們11年，在三代學生的不斷努力下，我們的太赫茲級聯激光器於2002年問世。他說，從那時起，最高工作溫度就成了我們使用太赫茲激光器的最大障礙，太赫茲激光器基本保持在室溫以下。本文報道的最高溫度為250K，被認為是在之前210 K的基礎上前進了壹大步，210 K的工作溫度是在2019年獲得的，是在2012年獲得的200K的基礎上得到的。這壹進展耗時7年。
這種激光可以測量長度只有幾毫米、厚度比人頭發還細的目標。
我們理解在電子泄漏這個障礙上面是這個激光器的壹大殺手鐧，屬於量子阱結構和精細定制的項目和障礙。在這些結構中，電子像瀑布壹樣下落形成階梯狀結構，每壹步都發射出壹個輕粒子或光子。
在《自然光子學》雜誌上，已經描述了壹個非常重要的創新，就是在激光倍增障礙的高度防止電子泄漏，這是壹個在更高溫度下增加的現象。我們理解電子泄漏的障礙導致系統中的問題。如果低溫恒溫器不能用於冷卻，胡說，流行的觀點是散射，同時高障礙物是有害的，所以需要避開高障礙物。
研究小組開發了能帶結構的正確參數，用於高障礙物和新設計。
研究團隊最大的貢獻是量子器件的模擬和制造在太赫茲光子面臨的挑戰方面取得了非常重要的進展。
在醫療環境中，新的移動激光系統包括壹個緊湊型相機和探測器，可以在任何有插座的地方使用，並可以實現常規皮膚掃描的實時圖像或在手術期間練習皮膚癌。這些癌細胞在太赫茲激光中非常明顯，因為它們含有比常規細胞更高的水和血濃度。
這項技術可以同時應用在很多工業領域，只要是需要檢測異物的，檢測出來的產品需要保證安全和質量。
在太赫茲激光器的使用中，檢測氣體、毒品和爆炸物已經成為壹件復雜的事情。例如，壹種化合物，如氫氧化物，是壹種臭氧破壞劑，它在太赫茲激光頻率下具有特定的光譜指紋信息。同時，對於毒品，包括海洛因和炸藥，如TNT。
在醫療環境中，這種新的便攜式系統包括壹個緊湊型相機和探測器，可以在任何有電源插座的地方運行，可以在常規皮膚癌篩查過程中甚至在切除皮膚癌組織的手術過程中提供實時成像。胡說，癌細胞“在太赫茲波中非常引人註目”，因為它們比正常細胞具有更高的水和血液濃度。
該技術還可以應用於許多行業，在這些行業中，檢測產品中的異物對於確保其安全性和質量是必要的。
使用太赫茲輻射，對氣體、毒品和爆炸物的探測會變得特別復雜。例如，氫氧化物(壹種臭氧破壞劑)等化合物在太赫茲頻率範圍內具有特殊的光譜“指紋”，包括甲基苯丙胺和海洛因在內的毒品以及包括TNT在內的爆炸物也是如此。
用室溫熱釋電探測器和熱電制冷的THZ QCL測量裝置
利用太赫茲激光，我們不僅可以觀察光學不透明的材料(黑體材料)，還可以識別物質。胡說:他還表示，太赫茲激光可以在沒有冷卻系統的情況下產生，從而可以清晰地觀察到目標。
來自:高功率便攜式太赫茲激光系統，自然光子學(2020)。www.nature.com/articles/s41566-020-00707-5. DOI:10.1038/s 41566-020-00707-5