利用层状超导椭圆微腔实现十年稳定性的太赫兹片上源
相干、连续波且电调谐的芯片级太赫兹(THz)源是传感、成像、光谱学、通信、空间及量子技术等新兴应用的关键。该研究团队展示了一种基于层状高温超导体的稳健片上太赫兹发射源,该器件通过椭圆微腔设计实现前所未有的工作寿命——超过11年的持续相干发射。这种紧凑型太赫兹源在90 K临界温度(Tc)下可工作至60 K,稳定辐射范围覆盖0.7-0.8 THz,并具备100 GHz至1 THz的片上电调谐能力。相干性源自与激光腔类似的机制:本征约瑟夫森结阵列的相位锁定振荡与腔内横电磁模式发生谐振耦合,从而产生宏观集体振荡。在室温环境下,该发射源仍可检测到0.5米自由空间无线链路的太赫兹信号。研究人员分析了腔模结构,测得低温条件下最高达503光子/飞秒的生成速率,无线传输时为50-260光子/皮秒。这些成果证实了超导体可实现长期相干太赫兹发射,为构建可扩展、可调谐的固态相干太赫兹芯片激光平台(尤其适用于未来经典与量子系统)提供了可行路径。
