徐刚毅学术报告

太赫兹波（THz）通常指频率在0.1-10 THz之间，亦即波长在3毫米至30微米范围的电磁波。THz波在生物、成像、通信，以及天文等领域有广泛的应用。然而由于缺乏高性能、可方便使用的固态光源，太赫兹波段常被称为“THz带隙”，并严重制约了它的研究与应用。

太赫兹量子级联激光器（THz-QCL）被认为是填平“THz带隙”的理想光源。THz-QCL有着与传统半导体激光器截然不同的工作机制：它借助于电子在导带子带间的跃迁产生激光，激光的产生依赖于对半导体人工微结构的量子调控。此外，半导体和金属等材料在太赫兹波段的光学性质迥异于在可见和红外波段的光学性质，这使得传统半导体激光器的波导和谐振腔结构不再适用于太赫兹波段。太赫兹波段的这些特殊性为THz-QCL的研制提出了挑战，同时也激发人们从电子学和光子学的角度提出新的方法。

本报告将介绍THz-QCL的研究动态、目前面临的挑战与可能的解决方法。着重介绍如何利用太赫兹波段材料的特殊光学性质，将光子晶体、表面等离子体学等概念与THz-QCL相结合，提升激光器的关键性能[1-4]。

[1] B. S. Williams, “Terahertz quantum-cascade lasers”, Nature Photon. 1, 517 (2007).

[2] Y. Chassagneux, et al., “Electrically pumped photonic-crystal terahertz lasers controlled by boundary conditions”, Nature, 457, 174, (2009).

[2] Gangyi. Xu, et al., “Efficient power extraction in surface-emitting semiconductor lasers using graded photonic heterostructures”, Nature Commun. 3, 952 (2012).

[3] Gangyi Xu, et al., “Surface-emitting terahertz quantum cascade lasers with continuous-wave power in the tens of milliwatt range”, Appl. Phys. Lett. 104, 091112 (2014).

徐刚毅，博士，研究员。2000年于兰州大学物理学院获得博士学位，2000至2007年在中科院上海微系统与信息技术研究所工作，从事中红外波段量子级联激光器的研究。2008年1月至2013年6月在法国国家科学研究中心基础电子学研究所工作，从事中红外和太赫兹波段的量子级联激光器，以及光子晶体、表面等离子体学、光学微腔等方面的研究。2013年7月回国在中科院上海技术物理研究所工作，担任“百人计划”研究员，从事红外探测器、太赫兹半导体激光器、纳米光子学等方面的研究。徐刚毅在Nature Commun., Appl. Phys. Lett., Phys. Rev. B等刊物上发表SCI论文30多篇，被引用400多次，国际学术会议邀请报告6次。