Son zamanlarda, Ruichuang Araştırma Enstitüsü ve Ruichuang Fotonik ekibi, orta kızılötesi bantlar arası kademeli lazer (ICL) araştırmasında önemli ilerleme kaydetti. Ekip, çoklu uyarma dalga boylarına sahip bir dizi yüksek performanslı, oda sıcaklığında sürekli çalışan bantlar arası kademeli lazerler gerçekleştirdi ve InAs substratları üzerinde bantlar arası kademeli lazer malzemelerini büyütmek için moleküler ışın epitaksi ile birleştirildi ve oda sıcaklığında dar sırtlı cihazlar hazırladı. sıcaklık uyarım dalga boyları 4,6 μm'ye yakındır. Dar sırtlı cihazların oda sıcaklığında uyarılma dalga boyları 4,6μm ve 5,2μm'ye yakındır.
Bantlar arası kademeli lazerlerin çoğunun GaSb substratları üzerinde büyütüldüğü bildirilirken, Ruichuang ekibi tarafından rapor edilen bantlar arası kademeli lazerlerin, bir InAs / AlSb üst kafesinden ve yüksek katkılı bir InAs katmanından oluşan dalga kılavuzu kaplamasıyla InAs substratları üzerinde büyütüldüğü bildirilmektedir. Yaygın GaSb bazlı bantlar arası kademeli lazerlerle karşılaştırıldığında, InAs bazlı bantlar arası lazerler daha uzun dalga boylarında (örneğin 4,5 μm'den uzun) daha düşük eşik akım yoğunluklarına sahiptir.
(a) 4,6 μm dalga boyuna, 2 mm boşluk uzunluğuna ve 20 derece ile 64 derece arasında 10 μm sırt genişliğine sahip bir cihazın sürekli uyarma spektrumları;
(b) Aynı cihazın 20 derece -64 derece arasındaki sürekli akım-gerilim-güç eğrileri
4,6 μm dalga boyundaki bantlar arası kademeli lazer için, geniş sırtlı cihazın oda sıcaklığı darbe eşiği akım yoğunluğu 292 A/cm2'dir; 2-mm boşluk uzunluğuna ve 10-μm sırt genişliğine sahip dar sırtlı cihaz, 64 dereceye kadar sürekli çalışma sıcaklığına ve 20 mW oda sıcaklığında çıkış gücüne sahiptir; bu, benzer bir dalga boyunda şu ana kadar bildirilen en yüksek sürekli çalışma sıcaklığıdır. 5,2 μm dalga boyundaki bantlar arası kademeli lazer için, geniş sırtlı cihazın oda sıcaklığı darbe eşik akım yoğunluğu 306 A/cm2'dir; boşluk uzunluğu 2 mm ve bir sırta sahip dar sırtlı cihazınki ise 306 A/cm2'dir. 10 μm genişlik, 10 mW oda sıcaklığında çıkış gücüyle 41 derecelik maksimum sürekli çalışma sıcaklığına ulaşır; burada eşik akım yoğunluğu, benzer dalga boylarında bildirilen en düşük değerdir.
İlgili makale "InAs tabanlı bantlar arası kademeli lazerin yüksek sıcaklıkta sürekli dalga çalışması" (DOI: 10.1063/5.0171089) ve "Oda sıcaklığının üzerinde sürekli dalgada 5,17 μm'de çalışan InAs tabanlı bantlar arası kademeli lazer" (10.1109/LPT. 2023.3335856) sırasıyla Applied Physics Letters ve IEEE Photonics Technology Letters'da yayınlandı.
(a) 5,2 μm dalga boyuna, 2 mm boşluk uzunluğuna ve 15 derece ile 41 derece arasında 10 μm sırt genişliğine sahip bir cihazın sürekli uyarma spektrumları;
(b) Aynı cihazın 15 derece ile 41 derece arasındaki sürekli akım-gerilim-güç eğrileri.
Bantlar arası kaskad lazer, nano ve kuantum cihazların ulusal çekirdek teknolojisinin önemli bir düzenlemesi olan, yüksek teknik içeriğe ve birçok geliştirme zorluğuna sahip, uyarım oluşturmak için enerji bandı mühendisliğine ve kuantum mekaniğine dayanmaktadır ve şu anda önemli bir orta olarak listelenmektedir. -çevresel izleme, endüstriyel kontrol, tıbbi teşhis ve serbest alan iletişimi gibi alanlarda önemli uygulamalara ve değere sahip olan kuantum kaskad lazer (QCL) ile birlikte kızılötesi lazer kaynağı. Çevresel izleme, endüstriyel kontrol, tıbbi teşhis ve serbest alan iletişimi alanlarında önemli uygulama değeri ve bilimsel öneme sahiptir.
Bantlar arası kademeli lazerin orijinal konsepti ilk olarak 1994 yılında Oklahoma Üniversitesi'nden Prof. Ruiqing Yang (Rui Q. Yang) tarafından önerildi ve temel olarak yakın kafes uyumlu InAs/GaSb/AlSb üç-beş malzeme sistemi inşa etmek için kullanıldı. aktif bölgenin çoğu, orta kızılötesinden uzak kızılötesine kadar dalga boyu aralığını kapsayabilen InAs/GaInSb iki tür kuantum kuyusudur. Bu yetenek, orta kızılötesinden uzak kızılötesine kadar dalga boyu aralığını kapsayabilir.
Bantlar arası kademeli lazerler, geleneksel yarı iletken diyot lazerlerin ve kuantum kademeli lazerlerin avantajlarını birleştirir ve orta kızılötesi dalga boyu aralığını da kapsayan kuantum kademeli lazerlere göre daha düşük eşik güç yoğunluğuna ve eşik akım yoğunluğuna sahiptir ve bu son derece düşük güç tüketimi avantajı çok önemlidir. Taşınabilir ve pille çalışan cihazlar gerektiren bazı uygulamalarda.
Şu anda, küresel bantlar arası kademeli lazer pazarı hala yabancı şirketlerin hakimiyetindedir ve iç pazar hala endüstriyel gelişimin ilk aşamasındadır. Bu makalede bildirilen iki çalışma, Ruichuang Photonics'in epitaksiyel tasarım ve bantlar arası kademeli lazerlerin cihaz hazırlığı konusunda birçok açıdan yüksek bir teknik seviyeye ulaştığını ve yüksek performanslı bantlar arası kademeli lazer teknolojisinde uzmanlaşan bir kuruluş haline geldiğini göstermektedir. Bu çalışma aynı zamanda tek modlu ayarlanabilir DFB bantlar arası kademeli lazerlerin geliştirilmesi ve seri üretimi için de sağlam bir temel oluşturuyor.
