江苏激光联盟指南：加州大学洛杉矶分校的工程师开发了一种新技术来控制激光的偏振态，从而为医学成像、化学感知和探索或基础科学研究提供了一种新的强大、高质量的激光器。这种新方法由纯电子方法控制，无需移动任何部件。

激光偏振超表面的艺术构图可以用激光偏振态进行纯电子调制，无需移动任何部件。

当谈到偏振太阳镜时，这项研究有助于人们观察清晰的物体强光的背景。偏振的作用是过滤可见波长的光，使电场的波长只被导向特定方向通过，从而降低光的亮度和眩光。

与光的亮度和颜色一样，偏振也是光的基本属性，激光也是如此。传统的控制激光偏振的方法是使用单独的组件，例如用于调整的偏振器或波片。为了改变激光器的偏振态，必须物理旋转偏振片或波片，而且调整过程非常缓慢，导致激光器系统体积庞大。

加州大学洛杉矶分校的研究团队开发了一种特殊的人造材料，一种叫做超表面的材料，可以进一步调制激光的偏振态。调整纯电子控制，无需移动任何部件。这项研究发表在《光学》杂志上。这一突破性的技术进步可以应用于一类具有太赫兹频率的激光器，称为电磁光谱，介于微波和红外波长之间。

尽管在可见光波长范围内，有很多方法可以快速切换光的偏振，但在太赫兹波长范围内，还没有更好的方法，本杰明威廉姆斯说。电子工程系副教授，主要负责研究工作。在我们的研究方法中，偏振控制是基于激光器本身。这使我们能够实现更紧凑和集成的控制，同时实现快速电子切换以实现偏振控制。同时，我们的激光器可以有效地产生理想偏振态的光，并且在偏振错误时不会损失激光功率。

这个新的超表面覆盖了 2 平方毫米的面积，一个独特的锯齿线天线穿过它的表面。电流通过这个天线，有选择地为激光材料的特定区域提供能量，以便用户可以改变和个性化调制到所需的偏振状态。

制造的超表面的 SEM 图像，具有锯齿形表面的覆盖范围面积为 2 毫米×2 毫米

威廉姆斯说，太赫兹辐射可以穿透任何材料，例如绝缘涂层、油漆、泡沫、塑料、包装材料等材料不会破坏它。

所以一些应用包括工业设备的无损评估，或揭示艺术品和文物背后的特征，威廉姆斯说，他是太赫兹设备和子带纳米结构??实验室的负责人，例如，我们的激光器可用于太赫兹图像，其中附加的偏振对比度可以帮助我们揭示有关艺术品的附加信息，例如改善隐藏缺陷或结构边缘检测结果。

通过极化与极化角在 5 个点测量的功率， 5个点的输出光束分别是Set 1 (a)和Set 2 (b)

这项工作是基于研究团队的最新进展世界上第一个垂直基于垂直外腔面发射激光器（或 VECSEL），它在太赫兹波长范围内工作。

论文第一作者为电子工程系研究生徐璐瑶和电子工程系本科生陈大观。其他作者包括电子工程系研究生Christopher Curwen、加州大学洛杉矶分校微博电子实验室博士后研究员Mohammad Memarian、桑迪亚国家实验室成员John Reno、系教授Tatsuo加州大学洛杉矶分校伊藤电子工程专业。这项工作得到了美国自然科学基金会和 NASA 的资助。

文章来源：Luyao Xu, et al.，“具有电可切换偏振的超表面量子级联激光器”，Optica Vol. 4，第 4 期，第 468-475 页（2017 年）； doi:10.1364/