До сих пор генерация терагерцевого излучения, достаточно мощного для получения изображений в реальном времени, и быстрых спектральных измерений, происходила только при температурах ниже 200 кельвинов. Громоздкое охлаждающее оборудование ограничивало использование данной технологии стенами лабораторий.

В статье, опубликованной в журнале Nature Photonics, заслуженный профессор электротехники и компьютерных наук Массачусетского технологического института Цин Ху (Qing Hu) и его коллеги представили терагерцевый квантовый каскадный лазер, которому для поддержания работы достаточно компактного охладителя.

Максимальная рабочая температура 250 K, указанная в этой статье, представляет собой значительный прогресс по сравнению с предыдущим максимумом в 210 K, который был достигнут в прошлом году, побив предыдущий рекорд в 200 K, остававшийся нетронутым с 2012 года.

Важным нововведением, описанным в Nature Photonics, стало удвоение высоты барьеров внутри лазера для предотвращения утечки электронов, которая имеет тенденцию усиливаться с ростом температуры.

Ху говорит, что использование высоких барьеров и прямой фононной схемы (для депопуляции ненулевых энергетических уровней на каждом каскаде лазера) открывает «ясный путь» к цели — генерированию мощных терагерц вообще без необходимости в охлаждении.

«Это позволит использовать портативные терагерцевые системы визуализации и спектральные системы, которые окажут немедленное влияние на широкий спектр приложений в медицине, биохимии, безопасности и других областях», — заявил Ху.