基于衍射光栅耦合输出的一级分布反馈太赫兹量子级联激光器

对比研究了两种不同结构的太赫兹波段的双金属波导一级分布反馈量子级联激光器（THz-DFB-QCL）。常规结构通过解理腔面形成边发射，但由于腔面的高反射率和反射波相位的随机性，无法获得单模激射。在我们首次提出并实现的基于衍射光栅耦合输出的THz-DFB-QCL中，太赫兹波通过衍射光栅而非解理腔面形成出射。计算表明，优化衍射光栅的结构可实现约70%的激光输出效率和小于1%的反射率，激光发散角约为10×50°。极低的反射率可以有效抑制反射波对腔内谐振的干扰，是获得单模激射的关键。实验上，利用衍射光栅耦合输出的激光器实现了频率约2.58 THz的稳定单模激光，边模抑制比达23 dB，光束分布与理论计算相吻合。得益于较好的衍射效率和光束准直性，相比于常规的解理腔面边发射激光器，通过衍射光栅耦合输出显著提升了激光功率