在電磁波譜中，太赫茲的頻率范圍位于微波和紅外線之間。太赫茲波可以在不損傷被檢測物質的前提下對塑料、服裝、半導體和藝術品等進行材料分析，還可以用于分析星體的形成和行星大氣的組成。
目前使用可見光的垂直外腔表面發射激光器（VECSEL）已經被廣泛用于生成高能束，但是這種技術此前并不適用于太赫茲頻率范圍。加州大學洛杉磯分校的電氣工程副教授本杰明·威廉姆斯帶領團隊研制了首個可以在太赫茲頻率范圍使用的VECSEL。研究結果近日發表在《應用物理快報》上。
為了使VECSEL在太赫茲頻率范圍發出高能束，威廉姆斯團隊研制出帶有一個叫做“反射陣超材料表面鏡”裝置的VECSEL。這種裝置之所以如此命名，是因為它包含一個由大量微小天線耦合激光腔組成的陣列，這樣當太赫茲波經過這個陣列時就“看”不到激光腔，反而會被反射回去，就像被普通的鏡子反射回去一樣。
“把超材料表面和激光器結合起來還是第一次。”威廉姆斯表示，這一方法既可以使激光器在太赫茲頻率范圍輸出更大的功率，還可以形成高質量的激光束，而且超材料的使用可以讓科研人員對激光束進行進一步的設計，以生成理想的極化度、形狀和頻率等。
研究成員之一、論文第一作者許璐瑤（音譯）進一步解釋說：“通過將超材料表面作為外腔的一部分，我們不但可以改進激光束的形狀，還可以通過不同的外腔設計來為激光器帶來新功能。例如，通過使用獨立式電線偏振器或濾波器作為第二個反射面，我們只要簡單地旋轉偏振器就可以將激光器的輸出功率和效率最大化。”
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