Исследование выходной мощности, спектральных характеристик и диаграммы направленности терагерцовых квантово-каскадных лазеров в импульсном режиме c использованием быстрого сверхпроводникового болометра

Проект посвящен исследованию выходной мощности, спектральных характеристик и диаграммы направленности импульсного ТГц излучения квантово-каскадных лазеров (ККЛ) с частотами генерации 2.3, 3.3, 3.8 и 5.0 ТГц с использованием быстрого сверхпроводникового болометра на горячих электронах. При импульсном смещении ККЛ предполагается исследовать временную форму ТГц импульсов с разрешением ~1 нс во всем токовом диапазоне генерации, определить спектральный состав и пространственную направленность излучения. Исследования ватт-амперных характеристик ТГц ККЛ будут проведены во всем рабочем диапазоне температур в зависимости от длительности, частоты следования и формы управляющих импульсов тока. В проекте предлагается разработать экспресс-методику определения модового состава излучения ТГц ККЛ при подаче на лазер импульсов тока с медленно нарастающим передним фронтом, что может стать альтернативой дорогостоящим Фурье-спектрометрам. Для уменьшения расходимости лазерного пучка и улучшения диаграммы направленности в дальнем поле будут разрабатываться ТГц ККЛ с интегрированными антенными элементами. Также в проекте будет экспериментально исследована возможность высокочастотной модуляции ККЛ посредством сочетания подпорогового постоянного и модулирующего надпорогового смещения, и определены предельные частоты модуляции ККЛ при детектировании возникающего сигнала быстрыми сверхпроводниковыми болометрами, имеющими значительно меньшие времена отклика по сравнению с оптико-акустическими преобразователями (ячейки Голея) и криогенными болометрами на основе Ge, Si и InSb. В результате проекта будут предложены варианты для совместного использования ТГц ККЛ и сверхпроводникового болометра в системах беспроводной связи, биологии и медицине.