عنوان مقاله
پیشرفتهای اخیر در لیزرهای آبشار کوانتومی تراهرتز
فهرست مطالب
چکیده
مقدمه
منطقه فعال QCL تراهرتز
موجبرهای فلز- فلز برای QCL های تراهرتز
QCL های تراهرتز ساتع کننده سطحی تک مد
QCL های تراهرتز تنظیم شدنی
بخشی از مقاله
منطقه فعالQCL تراهرتز
تا کنون، QCL های تراهرتز از تونل زنی تشدیدی (RT) به عنوان ابزاری برای تزریق حامل ها (الکترونها) به درون زیرباند لیزری بالا استفاده کرده اند. نقطه تاکید این مطالعه، طرح هایی بوده است که از پراکندگی الکترون- LO- فنون سریع در نیمه هادی برای جمعیت زدایی (تخلیه جمعیت) زیرباند لیزری پائین به منظور وارون سازی و وارونگی جمعیتی استفاده می کنند. ساده ترین طرح QCL تراهرتز با تزریق RT و جمعیت زدایی با وساطت فنون، ساختار سه سطحی است که در شکل 1 نشان داده شده است. به وسیله این طرح ساده، می توان اصل کاریQCL تراهرتز و رفتار الکتریکی اش را به صورت تابع میدان بایاس الکتریکی استاتیکی وارد شده از خارج استنتاج نمود.
کلمات کلیدی:
Recent Progress in Terahertz Quantum Cascade Lasers Sushil Kumar (Invited Paper) Abstract—Terahertz quantum cascade lasers (QCLs) emit radiation due to intersubband optical transitions in semiconductor superlattices that could be engineered by design. Among a variety of possible design schemes, we have pursued designs that utilize strong electron–phonon interaction in the semiconductor as a means to establish population inversion for optical gain. This report describes the recent progress in phonon-depopulated terahertz QCLs. Operation above 160 K has been realized in GaAs/AlGaAsbased QCLs with metal–metal waveguides for frequencies ranging from 1.8–4.4 THz (λ ∼ 170–70 μm). A record highest operating temperature of 186 K has been demonstrated for a 3.9-THz QCL based on a diagonal design scheme. Also, operation down to a frequency of 1.45 THz (λ ∼ 205 μm) has been achieved. Whereas metal–metal waveguides provide strong mode confinement and low loss at terahertz frequencies, obtaining single-mode operation in a narrow beam-pattern-posed unconventional challenges due to the subwavelength dimensions of the emitting aperture. New techniques in waveguide engineering have been developed to overcome those challenges. Finally, a unique method to tune the resonant-cavity mode of metal–metal terahertz “wire lasers” has been demonstrated to realize continuous tuning over a range of 137 GHz for a 3.8-THz QCL. Index Terms—Distributed feedback, far-infrared, intersubband laser, quantum cascade laser, resonant phonon, surface-emitting laser, terahertz (THz), tunable laser.
