Mode-locking of a terahertz laser by direct phase synchronizatio...

标题与描述均提到了“通过直接相位同步实现太赫兹激光器的模式锁定”，这是一项在太赫兹科学领域的重要技术突破。太赫兹（THz）波段位于微波与红外光之间，频率范围大约在0.1到10THz，具有独特的优势，如非电离性、穿透性以及对某些材料的高敏感度，因此在通信、成像、安全检查和生物医学等领域展现出巨大的应用潜力。 ### 直接相位同步模式锁定的关键概念 #### 模式锁定 模式锁定是使激光器产生超短脉冲的一种方法，通常通过调制激光腔内的增益或损耗来实现，使得脉冲发射在特定条件下得到增强。然而，在本文提到的技术中，研究者们采取了一种新颖的方法，即直接作用于激光器内部的模式相位，通过精确控制各模式间的相位关系，促使它们在适当的时间内发生建设性干涉，从而形成稳定的超短脉冲序列。 #### 太赫兹量子级联激光器 太赫兹量子级联激光器（THz QCL）是一种能够发射太赫兹辐射的半导体激光器，其工作原理基于电子在量子阱结构中的能级跃迁。相较于传统激光器，QCL具有更宽的可调谐频率范围和更高的功率输出，是实现太赫兹波段高效光源的理想选择。 #### 外部注入种子技术 为了实现直接相位同步的模式锁定，研究团队采用了外部注入种子技术。具体来说，他们利用一个外部的太赫兹脉冲作为种子信号，对太赫兹QCL进行多模注入锁定。这种方法能够精确地控制激光器内部模式的相位，确保了超短脉冲的生成和稳定。 ### 实验结果与意义 通过直接相位同步的模式锁定，研究人员成功产生了9皮秒（ps）持续时间的太赫兹激光脉冲，并且在时域中对该脉冲进行了明确的表征。这一成果不仅展示了在太赫兹波段实现超短脉冲的新途径，而且对于推动太赫兹科学技术的发展，尤其是在高速通信、高分辨成像以及精密测量等领域，具有重要的理论和应用价值。 ### 参考文献 文章引用了多个关键文献，包括早期关于模式锁定和太赫兹科学的基础研究，以及近年来在超快激光技术和太赫兹频率计量领域的最新进展。这些文献覆盖了从理论基础到实验技术的广泛内容，为理解直接相位同步模式锁定的背景和重要性提供了丰富的资料。 通过直接相位同步实现太赫兹激光器的模式锁定，代表了太赫兹科学领域的一项重大创新，它不仅开辟了产生超短太赫兹脉冲的新方法，还为未来的太赫兹技术应用奠定了坚实的基础。