לייזר מוליכי למחצה מונוליטי - חדשות

3D illustration of the team's device, in which an external microwave signal induces gain modulation along the entire semiconductor laser to generate widely tunable modelocked pulses/frequency combs.

בסטייה מגישות סטנדרטיות של דגם ocking, צוות חוקרים בראשות הפרופסורים Giacomo Scalari וג'רום פייסט במחלקה לפיזיקה ב-ETH ציריך, ופרופסור כריסטיאן Jirauschek באוניברסיטה הטכנית של מינכן, יצרו לייזר מוליכים למחצה מונוליטי עם קצב חזרות מתמשך ורחב מ-16 GHz ל-4. ומסקרן, הגישה שלהם אמורה לעבוד עבור לייזרים מוליכים למחצה אחרים ואורכי גל פליטת לייזר.

כדי לממש זאת, החוקרים השתמשו בלייזר קוונטי מפל קוונטי (QCL) Terahertz (THz) כדי לייצר מסרקות תדר קוהרנטיות. למרות שידוע היטב שניתן להשתמש ב-THz QCLs ליצירת מסרקים, הפיתוח האחרון של הצוות של QCLs THz מישוריים עם תכונות מיקרוגל משופרות עודד אותם לחקור את המודולציה החזקה של חלל הלייזר באמצעות גלי מיקרוגל חיצוניים-והם גילו מספר משטרים חדשים של פעולת לייזר מוליכים למחצה.

"המכשיר שלנו מבוסס על THz QCL מפולסר. החומר האזור הפעיל שלו מורכב מסריג גליום ארסניד (GaAs)/אלומיניום גליום ארסניד (AlGaAs), רקיק- מחובר למצע נשא GaAs", מסביר אורבן סניקה, שהיה בזמנו דוקטור. סטודנט ב-ETH ציריך, אך כעת הוא פוסט דוקטורט במעבדה לאופטיקה ננומטרית של אוניברסיטת הרווארד. "על ידי שימוש בפוטוליתוגרפיה ותחריט יבש, מוגדר מוליך גל רכס פעיל ולאחר מכן מיושר עם פולימר בנזוציקלובוטן (BCB) עם אובדן- נמוך. מוליך גל מוצמד אנכית בין שתי שכבות מתכת מורחבות, המגבילות את המצב האופטי והמיקרוגל ופועלות כמגעים חשמליים להטיית מכשיר הלייזר."

יישומי תקשורת, ספקטרוסקופיה וחישה קדימה

הודות ללייזרים הניתנים לכיוון מתמשך ורחב, ישנם יישומים פוטנציאליים רבים לתקשורת, ספקטרוסקופיה וחישה. "עבור תחום הזמן, ניתן לסנכרן את רכבת הפולסים הקוהרנטית לאות מיקרוגל חיצוני שרירותי או לקו השהיה הניתן לכיוון", אומר סניקה. "עבור תחום התדר, מרווח המצב הניתן לכוונון בתוך מסרק התדרים יכול לסגור כל פערים ספקטרליים."

למעשה, סניקה ועמיתיו כבר הדגימו ניסוי ספקטרוסקופיית ספיגה שדרש רק גלאי עוצמה פשוט-ולא מכשיר ספקטרומטר בגודל-שולחן.

"אנו מאמינים שהגישה שלנו תהיה פשוטה יחסית ליישום עם סוגים אחרים של לייזרים מוליכים למחצה על פני אזורי האינפרא אדום והנראה של הספקטרום האלקטרומגנטי ותסלול את הדרך למגוון רחב של יישומים", אומר סניקה. "היבט חשוב יהיה אופטימיזציה של תכונות מיקרוגל, יחד עם אריזה מתקדמת של מכשירים כאלה".