Quantum Cascade激光技术的未来

在本次采访中，AZoM与Daylight Solutions高级副总裁兼总经理Tim Day博士讨论了量子级联激光技术的行业趋势和未来。

你是怎么进入光子学领域的?

1980年激光仍然比较年轻，但它已经进入教育环境，包括我在圣地亚哥的高中物理教室。我的老师哈里斯先生，总是对我非常欢迎，他允许我随时玩激光。

我记得我把红色的光束通过Ronchi Rulings(一种衍射光栅的形式)，对可以做出的图案感到惊讶，对它们随光栅内部看不见的结构而变化的方式感到好奇。

高中毕业后，我在圣地亚哥州立大学(San Diego State University)学习物理(主要学习仪器仪表)——物理系的光学课程非常优秀，不容错过。我非常喜欢有实验光学的课程，所以我一直在报名。

在我在物理学中完成了我的BS后，我曾在SDSU毕业，并在那一点上待在SDSU，我选择在物理学中研究了一个焦点光学 - 我真的迷上了。在MS之后，我前往斯坦福州在完成Joseph Goodman教授之前，在完成博士之前，在EE部门学习。与Robert Byer教授研究。

MS和PH.D都是负责将我引入光学计算，稳定激光器，然后控制相干光通信和重力波干涉仪的工作理论。这一切都很有趣，你必须记住，这是在80年代发生的事情，当全球的光子学家有如此巨大的发展时。

在我毕业后，我真的很想在这个领域继续工作，但我不确定去哪里：政府实验室就像JPL或Livermore，贝尔实验室或惠普实验室等工业实验室，或世界各地的不同大学？

这是我遇到了Milton Chang博士。他说服我专注于光子学中的高科技初创企业，因为他们可以提供所有这些经历等等。张博士邀请罗布马斯兰，弗兰克吕克和我与他共同发现新的重点，我们将90年代分解在光子革命的中心。

您在光子学的职业生涯中看到的一些最有影响力的突破是什么？

频率稳定激光器的进步肯定是一个。对我来说，这开始作为完成博士学位的手段。但由于许多其他人的贡献，整个领域能够提供已被证明是宝贵的激光来源。

这些激光源导致改变为Bose-Einstein冷凝物，重力波干涉仪，超稳定时钟，高分辨率光谱和DWDM通信网络的进步。

能够见证这些领域的进步是一种特权。例如，最近使用光学干涉仪和稳定激光器的重力波发现，通过使用越来越稳定的激光器的光纤通信的带宽增加，以及使用稳定激光器创建和操纵Qubits的量子计算的开始 - 这些已经简单地见证人很棒。

此外，光子学的进步导致了国防和安全、生物医学应用的进步，现在的物联网(IoT)是下一代光子学突破的基础。

自从您开始在该领域工作以来，激光器促进的各种应用程序如何发生变化？

非常早在光子史，实际上我的职业生涯，激光本身就是应用或实验。在经常努力使激光拥有特定的属性，工程师或科学家将使用它来发布具有这些属性的激光器的令人难以置信的凉爽应用，然后完成。

现在，将应用程序本身视为工作的目标是更加普遍的，应用程序利用激光作为一个现成的工具。现在有很多伟大的项目和努力正在进行，人们正在开发具有非凡性能的新型激光器，比如QCL。

现在也有大量的研究和应用领域在使用现有的激光器。在激光远没有那么普遍的早期，情况当然不是这样。

QCL的发现如何影响光子学行业？

QCL以主要方式对光子行业影响。70年代和80秒内进行的工作表明，由于其大规模制造潜力和可负担性，半导体激光器将打开大应用。

不幸的是，这些激光器的波长被限制在可见和近红外之间。QCL先进的半导体激光器可以适应中到远红外，甚至远至太赫兹体制!这些波长对于制药、生物医学、个性化医疗监控、安全和防御以及物联网等领域都至关重要。

在QCL的出现之前，这些波长范围内的源极需要笨重或昂贵的单频激光器可行。使用变频技术也很常见。

然而，QCL提供巨大的波长灵活性，通过半导体介质为中频和IR带来高亮度，窄线宽和高功率，该半导体介质可以以低成本的高卷制造。

就像电信业中使用近红外半导体激光器作为光源的光子学一样，QCL的半导体性质有可能为其在令人兴奋的新市场上的应用创造重大机会。

是什么促使你成立了一个以QCL技术为中心的公司?

2004年，新焦点公司结束了14年的快速扩张，并购、IPO、离岸制造以及为电信、研究和半导体市场设计的可见和近红外兼容光电子产品的非凡发展。

这些波长的市场非常成熟，现有数十家公司现有。然后重点是商品定价和成本。与此同时，我想回到圣地亚哥的新技术和创业方法，即新的焦点已经开始。当时还通过合并销售新的重点，以便当时与大型公共公司合并，以便促使我开始新的东西。

Daylight的联合创始人（Paul Larson，Sam Crivello和Symers）检查了一系列的光子商业计划，我们觉得我们可能对包括自由空间通信和工业激光器的积极影响。

虽然在新的焦点时，我经常询问公司是否可以提供频率稳定的激光器和系统，这可能与波长一起使用超过2 um的波长。

这些重复的请求暗示存在机会，因此我们在特定波长范围内探讨了应用程序，并发现了一个重要的未满足呼吸诊断和一般生物医学应用程序，以及防御和安全性。

这些机会中的每一个都使用昂贵的笨重的激光系统，具有非线性光学器件，以展示这些波长范围内的有趣应用。在同时，我们发现了由普林斯顿，哈佛大学，尼古塔特大学和其他组织使用QCL开发的半导体激光进展，该组织由Federico Capasso教授和他的团队发明。

不久之后，我们将两者结合起来，意识到我们可以应用成熟的半导体激光器的电信模式，将它们集成到针对这些新市场的解决方案中。

所有这一切的最终结果是我们推出了日光解决方案，将QCL源与可调激光IP组合。我们开发了这一点，以期为研究，防御和安全和生物医学市场提供解决方案，使用3-12官员制度运行的激光。

QCL启用了哪些主要应用程序?

QCL促进了国防和安全领域的一系列重要应用，例如自由空间通信、飞机保护、中波和远红外主动成像以及爆炸物探测。

QCL使材料的快速成像，例如先进的复合材料，制造中的塑料，并且能够远程感知亚博网站下载任何数量的有趣分子。

由于QCL的亮度、功率和可调性，它还可以有效地检测液体中的分子。这使得组织成像和药物开发的应用成为可能，当与中红外和远红外数字成像的类似令人兴奋的进展一起使用时。

您认为未来十年光电子行业会发生怎样的变化?

我相信，光子学的未来十年将与电子学的过去十年非常相似。这两个领域都遵循着相似的发展轨迹，从发明到好奇心，再到进一步的研究(例如，40年代电子学领域的晶体管，60年代光子学领域的激光器)，再到应用开发，大规模制造，最终在广泛的行业中部署。

光子学倾向于存在于20年前电子学还存在的地方。我预计光纤通信以外的行业会大规模部署。我认为，我们将在自由空间通信、医疗市场、国防和物联网领域看到大规模的推广和采用。

我们的电话、住宅和企业将看到小型、健壮的无线连接光子传感器和个性化的光子设备直接集成到它们之中。我相信，在利用光子元件和子系统的量子传感、量子计算等高度先进的领域，我们也将看到重大突破。

当他们开始激光和光子田的职业生涯时，你会给新的研究生给新的研究生才能给予什么建议？

我的建议是仍然保持好奇，网络尽可能多地与领域的专家和同事，永远不要放弃任何你追求的东西。这些是具有成功和令人兴奋的职业的关键。

光子学是并且将保持相当多样化。努力学习并保持好奇，但不要太担心你是否选择了最好的项目（在光子里） - 一旦毕业，你的焦点将不可避免地转变这么多选择。对您努力的任何项目做好，建立团队合作技能，沟通技巧和人才技能是更重要的。

最后，一旦你完成学业，考虑创业环境！这些环境提供了巨大的创意范围，与他人互动，继续学习，并具有良好的时光，同时从根本上进行了良好的工作，创造就业和照顾将从您的突破中获益的同事和家庭。

关于Timothy Day医生

蒂莫西日博士是Drs Daylight解决方案的高级副总裁兼总经理。Daylight Solutions是一种先进的分子检测和成像产品制造商，服务市场包括使用Mid IR激光器和传感器系统的工业过程控制，医疗诊断和防御和安全性。博士在光子学行业的技术和商业管理方面拥有超过25年的经验。他领导了工程，研究，产品开发，制造和营销业务。

Day博士于1990年开始作为新焦点的联合创始人，直到2004年向Bookham Technologies PLC销售。2004年，Day Cofounded Daylight解决方案，他开发了广泛的专利和产品组合并将众多产品转化为陆上和海外生产。

Day博士积极参与以下公司的董事会:north Colorado Veterans Resource Center, Cold Quanta和IRSweep。他持有圣地亚哥州立大学(San Diego State University)的物理学学士和硕士学位，以及斯坦福大学(Stanford University)的电气工程博士学位。