瑞士苏黎世联邦理工学院的研究团队在量子级联激光器的研究上实现了重大突破，他们成功降低了能耗，这一成就使得能耗减少了超过40%。此外，他们还揭示了新的物理现象，这一发现同样引起了广泛关注。

功耗难题困扰

在探讨QCL技术时，功耗问题始终让人感到困扰。在QCL的设计过程中，随着器件尺寸的减小，损耗却有所增加，这使得降低功耗变得更加困难。另外，新冠疫情的爆发阻碍了实验室的正常运行，进而影响了研究进展，给科研人员带来了不小的挑战。例如，在实验过程中，他们常常遇到功率与功耗难以协调的问题。

低损耗腔设计

理想的腔体需由两面平行的镀金镜面构成，光线在其间不断折射；只要光线既不逸出也不被吸收，理论上损耗能降至极低。然而，这个看似无懈可击的设计却存在一个致命的弱点，那就是光线实际上很难成功“逃脱”。这种看似简单的结构给科研人员带来了巨大的挑战，让他们陷入了深深的思考。

开孔新问题

为了实现明亮的效果，有人建议对镀金镜面实施钻孔处理。王智鑫在物理学领域指出，这种做法表面上看似操作简便。然而，一旦孔洞被打通，问题便接连出现，镜面的反光性能下降，激光器的损耗也随之增加。尽管如此，能耗并没有得到实质性的降低。以实验数据为例，那些随意钻孔的激光器，其性能甚至不如未钻孔的激光器。

意外新发现

王智鑫通过多次计算机模拟实验，取得了一项引人注目的成果。他发现，在镀金膜上成功制造出直径大约为990纳米的圆形孔洞之后，使用4.5微米波长的光可以同时提升出光功率和镀金膜的反射率。这一发现表明，激光器的功率和能耗或许可以实现同步优化，这一观点与以往的理解存在较大差异。

现象深入探究

经过仔细研究，我们发现激光器腔体内部的光线被限制在波导之中。当这些光线碰到镀金的反射膜时，其中一部分会逸出，无法再回到波导中。然而，精心设计的小圆孔如同透镜一般，将反射的光线重新汇聚回波导。相反，如果没有这些小孔，出光功率会上升，反射光的强度也会加大。这一奇特现象是传统几何光学所无法阐释的。

突破商业应用

研究团队在激光器两侧的金属镀膜上巧妙地开凿了两个直径为950纳米的圆孔，这一创新性成就让全球能耗最高记录得以刷新，降幅达到了40%以上。目前，量子级联激光器主要应用于环境监测、微量气体检测以及军事等多个关键领域。然而，由于它依赖于性能超群的散热系统，设备体积相对较大，携带起来略显不便。若尺寸能减小至适合手机使用的水平，那么它的适用范围就能实现大幅度的拓宽。

众人都在思考，QCL将来是否真能如我们所愿，得到广泛的使用？若您觉得这篇文章对您有所裨益，不妨给它点赞，同时我们也非常乐意看到您将它分享给更多的人。