Lasersagedusalas 1-5 THz on THz QCL kõige tõhusam elektriliselt pumbatav THz pooljuhtkiirgusallikas, mille eelisteks on kompaktne struktuur, lihtne integreerimine, suur väljundvõimsus ja kõrge muundamise efektiivsus. Ühemoodiliste suure võimsuse ja suure kiire kvaliteediga kvantkaskaadlaserite realiseerimine on optoelektroonika ja laserfüüsika üks peamisi eesmärke. Traditsioonilistel suure võimsusega kvantkaskaadlaseritel on aga seadme suuruse suurenedes paratamatult mitmerežiimiline resonants, mille tulemuseks on sellised probleemid nagu halb kiire kvaliteet ja laseri heledus. Seetõttu on ülioluline välja töötada disainiidee ja tehniline lahendus elektriliselt pumbatavate kvantkaskaadlaserite väljundvõimsuse ja kiire kvaliteedi parandamiseks.
Hiljuti on Quanyong Lu uurimisrühm Pekingi Kvantinfoteaduse Instituudist (edaspidi QIIS) ja Fengqi Liu meeskond Hiina Teaduste Akadeemia Pooljuhtide Instituudist teinud uusi edusamme kõrgetasemeliste seadmete uurimisel ja arendamisel. heledusega elektriliselt pumbatavad terahertsi kvantkaskaadlaserid. Uurimisrühm tutvustas uuenduslikult pinnametallist faasiga konstrueeritud fotoonkristallide (SM-PEPC) õõnsuse disaini, kasutades PEPC õõnsuse ja aktiivse piirkonna vahelist juhitavat hermiitilist ja mittehermiitilist sidet, et summutada kõrgetasemeliste režiimide võnkumisi, ning täpselt reguleerida õõnsuse režiimi ja riba serva režiimi kadu, kohandades faasisuhet ja kuju suhet PC võre primitiivide vahel. Kui seadme suurust oluliselt suurendatakse (~ 1,6 mm × 1,6 mm), on siiski võimalik saavutada ühe režiimi ja ühe THz punktväljund, mis teeb võimalikuks suure heledusega THz laserväljundi.
Uue terahertsilise kvantkaskaadpinna kiirgava laseri ühemoodilise väljundi tippvõimsus on 3,88 THz sagedusalas üle 185 mW ja kiire lahknemisnurk on vaid 4,4 kraadi × 4,4 kraadi. Optilisi läätsi kasutamata saavutavad kiirte M2 tegurid nii vertikaal- kui ka külgsuunas peaaegu difraktsioonipiiri 1,4 ja heledus (proportsionaalne väljundvõimsuse ja kiire kvaliteediga) ulatub 1,6 × 107 W sr{15 }}m-2, mis on mitu korda suurem kui praegune tavaobjektiiviga korrigeeritud DFB-THz QCL.
Selle võreseadme faasitehniline disain võib saavutada stabiilse ja suure heledusega pinnaemissiooni suure alaga seadmetes, muutes selle ideaalseks valguse eemaldajaks suure pindalaga THz QCL-ide jaoks. See uuring sillutab teed suure heledusega terahertslaserite realiseerimiseks. Arvatakse, et seda uut tüüpi suure jõudlusega terahertsi kvantkaskaadlaseriga loodetakse lähitulevikus välja töötada uusi rakendusi ravimite testimises, tööstustehnikas, kosmosevaatluses jne.