Skupina raziskovalcev, ki sta jo vodila profesorja Giacomo Scalari in Jerome Faist na Oddelku za fiziko na ETH Zürich ter profesor Christian Jirauschek na Tehnični univerzi v Münchnu, je v odstopu od standardnih pristopov zaklepanja modelov ustvarila monolitni polprevodniški laser z zaklenjenim modelom z zvezno in široko nastavljivo hitrostjo ponavljanja od 4 do 16 GHz. In zanimivo je, da bi moral njihov pristop delovati za druge polprevodniške laserje in valovne dolžine laserskih emisij.
Da bi to izvedli, so raziskovalci uporabili teraherčni (THz) kvantni kaskadni laser (QCL) za izdelavo koherentnih frekvenčnih glavnikov. Čeprav je dobro znano, da se THz QCL lahko uporabljajo za ustvarjanje glavnikov, jih je nedavni razvoj planariziranih THz QCL z izboljšanimi mikrovalovnimi lastnostmi spodbudil k raziskovanju močne modulacije laserske votline z uporabo zunanjih mikrovalov-in odkrili so več novih režimov delovanja polprevodniškega laserja.
»Naša naprava temelji na planariziranem THz QCL. Njen material aktivne regije je sestavljen iz supermreže galijevega arzenida (GaAs)/aluminijevega galijevega arzenida (AlGaAs), rezin-vezanih na nosilni substrat GaAs,« pojasnjuje Urban Senica, ki je bil takrat doktor znanosti. študent na ETH Zürich, zdaj pa je podoktorski sodelavec v Laboratoriju za nanometrsko optiko univerze Harvard. "Z uporabo fotolitografije in suhega jedkanja je definiran valovod z aktivnim grebenom in nato planariziran s polimerom benzociklobutena z nizkimi-izgubami (BCB). Valovod je stisnjen navpično med dve razširjeni metalizacijski plasti, ki omejujejo optični in mikrovalovni način ter delujejo kot električni kontakti za prednapetost laserske naprave."
Da bi to izvedli, so raziskovalci uporabili teraherčni (THz) kvantni kaskadni laser (QCL) za izdelavo koherentnih frekvenčnih glavnikov. Čeprav je dobro znano, da se THz QCL lahko uporabljajo za ustvarjanje glavnikov, jih je nedavni razvoj planariziranih THz QCL z izboljšanimi mikrovalovnimi lastnostmi spodbudil k raziskovanju močne modulacije laserske votline z uporabo zunanjih mikrovalov-in odkrili so več novih režimov delovanja polprevodniškega laserja.
»Naša naprava temelji na planariziranem THz QCL. Njen material aktivne regije je sestavljen iz supermreže galijevega arzenida (GaAs)/aluminijevega galijevega arzenida (AlGaAs), rezin-vezanih na nosilni substrat GaAs,« pojasnjuje Urban Senica, ki je bil takrat doktor znanosti. študent na ETH Zürich, zdaj pa je podoktorski sodelavec v Laboratoriju za nanometrsko optiko univerze Harvard. "Z uporabo fotolitografije in suhega jedkanja je definiran valovod z aktivnim grebenom in nato planariziran s polimerom benzociklobutena z nizkimi-izgubami (BCB). Valovod je stisnjen navpično med dve razširjeni metalizacijski plasti, ki omejujejo optični in mikrovalovni način ter delujejo kot električni kontakti za prednapetost laserske naprave."
Prihajajo aplikacije za komunikacije, spektroskopijo in zaznavanje
Zahvaljujoč njihovim zvezno in široko nastavljivim laserjem z zaklenjenim načinom obstaja veliko potencialnih aplikacij za komunikacije, spektroskopijo in zaznavanje. "Za časovno domeno je mogoče koherentni niz impulzov sinhronizirati s poljubnim zunanjim mikrovalovnim signalom ali nastavljivo linijo zakasnitve," pravi Senica. "Za frekvenčno domeno lahko nastavljiv razmik med načini znotraj frekvenčnega glavnika zapre vse spektralne vrzeli."
Pravzaprav so Senica in njegovi sodelavci že prikazali poskus absorpcijske spektroskopije, ki je zahteval le preprost detektor intenzivnosti-in ne namizni-spektrometerski instrument.
"Verjamemo, da bo naš pristop razmeroma preprost za implementacijo z drugimi vrstami polprevodniških laserjev v infrardečem in vidnem območju elektromagnetnega spektra ter bo utrl pot za široko paleto aplikacij," pravi Senica. "Pomemben vidik bodo optimizirane mikrovalovne lastnosti, skupaj z naprednim pakiranjem takih naprav."
