激光指示器中使用的普通固态激光器会产生可见光。但是，对于许多应用程序（例如分子检测），需要中红外范围的辐射。这样的红外激光器制造起来非常困难，特别是如果需要以极短的，强烈的脉冲形式的激光辐射时。
长期以来，科学家一直在寻找产生这种红外激光脉冲的简单方法，这在维也纳工业大学与哈佛大学合作实现的。新技术不需要大量的实验装置。它可以很容易地小型化，因此在实际应用中特别有趣。
现在，新结果已发表在《自然通讯》杂志上（“来自8 µm波长半导体激光器的锁模短脉冲”）。
频率梳
维也纳工业大学固体电子学研究所的约翰内斯·希尔布兰德（Johannes Hillbrand）说：“我们使用在TU维也纳超现代纳米中心量身定制的量子级联激光器产生中红外范围的激光。”研究。
在普通固态激光器中，发射的光的类型取决于材料中的原子，而在量子级联激光器中，纳米级的微小结构至关重要。通过适当地设计这些结构，可以精确地调节光的波长。
“我们的量子级联激光器不仅提供单一颜色的光，而且还提供各种不同频率的信号，” Ass.Prof说。Benedikt Schwarz在他的ERC资助项目中领导研究工作。“这些频率非常规则地排列，它们之间总是有相同的距离，就像梳齿一样。因此，这种频谱称为频率梳”。
光就像钟摆
但是，决定性的不仅是这种量子级联激光器发射的频率，而且各个光波振荡的相位也是决定性的。”
您可以将其与用橡皮筋连接的两个摆锤进行比较，”约翰内斯·希尔布兰德（Johannes Hillbrand）解释说：“它们可以来回摆动，精确地平行或彼此相对，这样它们可以彼此相对摆动或彼此远离。而且这两种振动模式的频率略有不同。”
这与由不同波长组成的激光非常相似：频率梳的各个光波可以精确地同步振荡-然后它们以最佳方式相互叠加，并可以产生短而强烈的激光脉冲。或者在它们的振荡之间可能会发生偏移，在这种情况下不会产生脉冲，但是会产生几乎连续强度的激光。
光调制器
“在量子级联激光器中，以前很难在这两种变体之间来回切换，” Johannes Hillbrand说。“但是，我们在量子级联激光器中内置了一个微型调制器，光波一次又一次地通过。”
交流电压被施加到该调制器。根据电压的频率和强度，可以在激光器中激发不同的光振荡。
Benedikt Schwarz说：“如果以正确的频率驱动该调制器，则可以实现我们频率梳中的不同频率都完全同步振荡。” “这可以将这些频率组合成短而强烈的激光脉冲-每秒超过120亿次”。
半导体激光器以前不可能对短红外激光脉冲进行这种控制。最多只能使用非常昂贵和有损的方法来产生类似类型的光。
Benedikt Schwarz强调说：“我们的技术具有可以将其小型化的决定性优势。” “例如，人们可以使用它来构建紧凑的测量仪器，这些仪器使用这些特殊的激光束来搜索气体样品中非常特殊的分子。由于激光脉冲的高光强度，测量需要同时使用两个光子也有可能。”