普通固体激光器，是在可见范围内产生光。然而，对于多数应用，如分子探测，需要中红外辐射。这种红外激光器的制造难度要大得多，特别是当激光辐射需要以极短、强烈的脉冲形式存在时。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。

维也纳工业大学和哈佛大学合作实现了这样这一目标，利用在维也纳维恩纳米中心制造的量身定制的量子级联激光器来产生中红外激光。该技术不需要大的实验装置，可以轻松地小型化，因此在实际应用中非常有效，可检测特定分子。

该研究团队设计制造的新型量子级联激光器不仅发出单一颜色的光，而且还可发出各种不同频率的信号，也就是所说的频率梳。

频率梳的各个光波可以精确地同步振荡，然后以最佳方式相互叠加，并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。

为了解决频率梳在两种变体的切换，研究人员在量子级联激光器中制造了一个微型调制器，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。研究人员提到，如果以正确的频率驱动这个调制器，就可以实现频率梳的不同频率完全同步振荡。这使得频率组合成每秒超过120亿次的短而强的激光脉冲成为可能。

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且损坏仪器的方法来产生类似类型的光。而该项技术具有小型化的决定性优势，在可应用到多个实际应用场景中，例如，人们可以用它来构建紧凑的测量仪器，该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，因此还可以同时需要两个光子的测量。

来源：https://phys.org/news/2020-11-infrared-molecules.html

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