美國(guó)哈佛大學(xué)和英國(guó)利茲大學(xué)研究人員在８日的英國(guó)《自然·材料》雜志上報(bào)告說(shuō)，他們利用“超材料”發(fā)明出一種新型太赫茲半導(dǎo)體激光器，其發(fā)射的太赫茲光波準(zhǔn)直性能與傳統(tǒng)太赫茲光源相比顯著改善。

這項(xiàng)成果為太赫茲技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了可能。哈佛大學(xué)目前已就這一發(fā)明提出專利申請(qǐng)。

在這項(xiàng)研究中，研究人員使用的“超材料”本身是常用的復(fù)合半導(dǎo)體材料砷化鎵，但材料結(jié)構(gòu)是密集排布的溝槽，其深度隨距離呈周期性變化。這些溝槽分布在激光器發(fā)光區(qū)域附近，它們將激光器的發(fā)光轉(zhuǎn)換為沿器件表面?zhèn)鞑サ谋砻娴入x子體，從而將光能擴(kuò)散到極大的區(qū)域；這些表面等離子體的能量最終被“超材料”散射到自由空間成為若干列太赫茲波，這些光波相干疊加，成為一束高準(zhǔn)直的激光束。

論文第一作者、目前在哈佛大學(xué)工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院做博士后研究的虞南方在接受新華社記者電話采訪時(shí)說(shuō)，這項(xiàng)研究中的“超材料”在兩方面有別于傳統(tǒng)材料：其一，它增大了表面等離子體的光子動(dòng)量，與自由空間光子的動(dòng)量相比，前者更接近光源內(nèi)部光子的動(dòng)量；動(dòng)量的匹配使大部分激光光能被轉(zhuǎn)換為表面等離子體，而不是被直接散射到自由空間。其二，與可見光波段表面等離子體不同，太赫茲表面等離子體和傳統(tǒng)材料表面的相互作用很弱，難于操縱；而“超材料”使表面等離子體局限在離器件表面小于一個(gè)波長(zhǎng)的范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)表面等離子體的有效控制。

太赫茲波是指頻率在０．１太赫茲至１０太赫茲（波長(zhǎng)為３０００微米至３０微米）范圍內(nèi)的電磁波，可以有效透過(guò)紙張、衣物、塑料等非金屬物品，在易燃物檢測(cè)、藥品質(zhì)量檢驗(yàn)、癌癥和外傷診斷及星際微量化學(xué)物質(zhì)探測(cè)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。