Laser thác lượng tử nguồn terahertz là một loại laser bán dẫn dựa trên cấu trúc bẫy lượng tử có khả năng phát ra sóng điện từ trong dải terahertz. Do tính chất của sóng terahertz, loại laser này cho thấy giá trị ứng dụng quan trọng trong một số lĩnh vực.

I. Nghiên cứu khoa học về laser thác lượng tử nguồn terahertz:

1. Đặc tính và phân tích vật liệu

Phân tích quang phổ: Sóng terahertz nhạy cảm với các mẫu rung của vật liệu, cấu trúc mạng tinh thể, tương tác giữa các phân tử và có thể được sử dụng để nghiên cứu các tính chất vật lý của chất bán dẫn, siêu vật liệu, đại phân tử sinh học, v.v.

Kiểm tra không phá hủy: Phân tích các khuyết tật bên trong vật liệu, cấu trúc lớp hoặc phân bố ứng suất bằng công nghệ phổ miền thời gian terahertz (THz-TDS), thích hợp để kiểm tra chất lượng của wafer bán dẫn, vật liệu composite, v.v.

2. Cảm biến hóa học và sinh học

Nhận dạng vân tay phân tử: Tần số rung của nhiều phân tử hữu cơ nằm trong dải tần terahertz và có thể đạt được phát hiện độ nhạy cao bằng cách hấp thụ quang phổ.

Nghiên cứu y sinh học: dùng để nghiên cứu protein, DNA、 Phản ứng terahertz của các mô sinh học như tế bào, khám phá những cách mới để chẩn đoán bệnh sớm hoặc sàng lọc thuốc.

3. Vật lý và nghiên cứu cơ bản

Nghiên cứu hiệu ứng lượng tử: Sóng terahertz có thể tiết lộ hành vi động học của các trạng thái kích thích năng lượng thấp như phonon, magnetron, được sử dụng để nghiên cứu vật liệu siêu dẫn, vật liệu hai chiều, v.v.

Tương tác giữa ánh sáng và vật chất: Khám phá hiệu ứng ghép nối của sóng terahertz với cấu trúc nano, kích thích plasma, v.v., thúc đẩy sự phát triển của lý thuyết photon.

II. Công nghệ thông tin và truyền thông của laser thác lượng tử nguồn terahertz:

1. Thông tin liên lạc ngắn

Truyền thông không dây: Băng tần sóng terahertz rộng (0,1~10 THz), tốc độ truyền dẫn cao, có thể được sử dụng trong truyền thông tốc độ cao trong nhà khoảng cách ngắn (chẳng hạn như băng tần tiềm năng cho công nghệ 6G/7G).

Thông tin liên lạc bí mật: Sóng terahertz phân rã lớn trong không khí và phù hợp để xây dựng các liên kết thông tin liên lạc ngắn có độ an toàn cao (chẳng hạn như truyền dữ liệu bí mật giữa các nền tảng trên không hoặc vệ tinh).

2. Radar và hình ảnh

Radar terahertz: Sử dụng độ phân giải cao và khả năng thâm nhập của sóng terahertz (có thể xuyên qua các vật liệu không phân cực như quần áo, nhựa, v.v.) để kiểm tra an ninh, phát hiện vật thể ẩn hoặc kiểm tra không phá hủy công nghiệp.

Hình ảnh terahertz: Bằng cách quét các tín hiệu phản xạ hoặc truyền sóng terahertz, hình ảnh cấu trúc bên trong của vật thể được tạo ra, áp dụng cho hình ảnh y sinh (ví dụ như phát hiện ung thư da), phát hiện mạch tích hợp, v.v.