具有一维自聚焦对称艾里光束的高强度和低发散THz激光器

单模THz量子级联激光器（QCL）已经通过使用各种技术得以实现，以获得大功率输出，同时具有单瓣光束的良好光束质量和低远场发散的优点。由于太赫兹光学元件的商业可用性有限以及大多数太赫兹光学材料伴随的大量损耗，之前尚未开发出使用外部元件的光束整形。在这里，研究人员证明了通过在低温冷却器的真空室内集成表面发射分布反馈（DFB）QCL和简单透镜，可以获得THz QCL的出色光束特性。平凸透镜由廉价的塑料球制成，并集成在3.4 THz DFB QCL附近。通过适当选择镜头参数，可生成双瓣艾里光束，自动聚焦成高强度单瓣光束，聚焦效率高。因此，证明了生成一维自聚焦艾利光束的简单且通用的方法，其适用于任何波长。THz激光束具有高峰值强度（57 mW / mm2，光斑尺寸为1 mm2）或低发散度（1.4°×1.8°，光束峰值功率为118 mW）通过紧凑型电动斯特林冷却器在62 K下实现。通过测量光束传播比（M 2参数）估计聚焦光束的高亮度5.4×106Wsr -1m -2。

图 （a）光电流（LI），光谱（插图）和（b）在62K的温度下，采用重复频率100kHz ，脉冲宽度200 ns的脉冲模式，在200μm×1.5 mm×10μm表面发射DFB QCL的远场辐射图特征。（c）（b）中的光束图案的横截面图。如图（b）的上图所示，通过距离QCL垂直发射方向的平面45mm处扫描热电探测器来测量光束图案。