Lasertaajuusalueella 1-5 THz THz QCL on tehokkain sähköisesti pumpattava puolijohdepuolijohde THz säteilylähde, jonka etuja ovat kompakti rakenne, helppo integrointi, korkea lähtöteho ja korkea muunnostehokkuus. Yksimuotoisten kvanttikaskadilaserien toteuttaminen suurella teholla ja korkean säteen laadulla on yksi optoelektroniikan ja laserfysiikan perimmäisistä tavoitteista. Perinteisillä suuritehoisilla kvanttikaskadilasereilla on kuitenkin väistämättä monimuotoresonanssi laitteen koon kasvaessa, mikä johtaa ongelmiin, kuten huonoon säteen laatuun ja laserin kirkkauden heikkenemiseen. Siksi on erittäin tärkeää kehittää suunnitteluidea ja tekninen ratkaisu sähköisesti pumpattujen kvanttikaskadilaserien lähtötehon ja säteen laadun parantamiseksi.
Hiljattain Quanyong Lu:n tutkimusryhmä Beijing Institute of Quantum Information Science -instituutista (jäljempänä QIIS) ja Fengqi Liun tutkimusryhmä Kiinan tiedeakatemian puolijohdeinstituutista ovat edistyneet korkean teknologian tutkimuksessa ja kehittämisessä. kirkkaus sähköisesti pumpatut terahertsi kvanttikaskadilaserit. Tutkimusryhmä esitteli innovatiivisesti pintametallifaasin muokatun fotonikiteen (SM-PEPC) -ontelon suunnittelun käyttämällä PEPC-ontelon ja aktiivisen alueen välistä ohjattavaa hermiitistä ja ei-hermiittistä kytkentää vaimentamaan korkean asteen moodien värähtelyä ja säätelemään hienosti kaviteettitilan ja kaistan reunamoodin menetys säätämällä PC-hilaprimitiivien välistä vaihe- ja muotosuhdetta. Kun laitteen kokoa suurennetaan huomattavasti (~1,6 mm × 1,6 mm), yksimuotoinen ja yksi THz:n pistelähtö voidaan silti saavuttaa, mikä mahdollistaa korkean kirkkauden THz:n laserulostulon.
Uuden terahertsin kvanttikaskadipintaa emittoivan laserin yksimuotoinen ulostulohuipputeho on yli 185 mW 3,88 THz:n kaistalla, ja säteen hajaantumiskulma on vain 4,4 astetta × 4,4 astetta. Ilman optisia linssejä säteiden M2-kertoimet pysty- ja sivusuunnassa saavuttavat lähes diffraktiorajan 1,4 ja kirkkaus (suhteessa lähtötehoon ja säteen laatuun) saavuttaa 1,6 × 107 W sr{{15 }}m-2, joka on useita kertoja suurempi kuin nykyinen valtavirran linssikorjattu DFB-THz QCL.
Tämän hilayksikön vaihetekniikan ansiosta voidaan saavuttaa vakaa ja kirkas pintasäteily laaja-alaisissa laitteissa, mikä tekee siitä ihanteellisen valonpoiston laaja-alaisille THz QCL:ille. Tämä tutkimus tasoittaa tietä korkean kirkkauden terahertsilaserien toteuttamiselle. Uskotaan, että lähitulevaisuudessa tämän uudentyyppisen korkean suorituskyvyn terahertsin kvanttikaskadilaserin odotetaan kehittävän uusia sovelluksia lääketestaukseen, teollisuustekniikkaan, avaruuden havainnointiin jne.