لیزر نیمه هادی یکپارچه - اخبار

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.

در انحراف از رویکردهای استاندارد قفل کردن مدل، تیمی از محققان به رهبری پروفسورهای جاکومو اسکالاری و جروم فایست در گروه فیزیک در ETH زوریخ و پروفسور کریستین جیراوشک در دانشگاه فنی مونیخ، یک لیزر نیمه هادی قفل شده یکپارچه با نرخ تکرار پیوسته و گسترده از 1Hz تا G4 قابل تنظیم ایجاد کردند. و به طرز جالبی، رویکرد آنها باید برای سایر لیزرهای نیمه هادی و طول موج های انتشار لیزری کارساز باشد.

برای رسیدن به این هدف، محققان از یک لیزر آبشاری کوانتومی تراهرتز (THz) برای تولید شانه‌های فرکانس منسجم استفاده کردند. در حالی که به خوبی شناخته شده است که QCL های THz را می توان برای تولید شانه استفاده کرد، توسعه اخیر تیم از QCL های مسطح THz با خواص مایکروویو بهبودیافته آنها را تشویق کرد تا مدولاسیون قوی حفره لیزر را با استفاده از مایکروویوهای خارجی بررسی کنند-و چندین رژیم جدید از عملکرد لیزر نیمه هادی را کشف کردند.

Urban Senica، که در آن زمان دکترا بود، توضیح می‌دهد: "دستگاه ما بر پایه QCL THz مسطح است. ماده منطقه فعال آن از یک ابرشبکه آرسنید گالیم (GaAs)/آرسنید گالیم آلومینیوم (AlGaAs) تشکیل شده است، ویفر-به یک بستر حامل GaAs متصل شده است." دانشجوی ETH زوریخ است، اما اکنون دانشجوی فوق دکتری در آزمایشگاه اپتیک در مقیاس نانو دانشگاه هاروارد است. "با استفاده از فتولیتوگرافی و اچ کردن خشک، یک موجبر برجستگی فعال تعریف می‌شود و متعاقباً با پلیمر بنزوسیکلوبوتن کم اتلاف-(BCB) مسطح می‌شود. یک موجبر به صورت عمودی بین دو لایه متالیزاسیون گسترده قرار می‌گیرد که حالت‌های نوری و مایکروویو را برای دستگاه لیزری بایاس محدود می‌کند."

ارتباطات، طیف‌سنجی و کاربردهای حسی پیش رو

به لطف لیزرهای حالت قفل شده به طور پیوسته و قابل تنظیم، کاربردهای بالقوه زیادی برای ارتباطات، طیف‌سنجی و سنجش وجود دارد. Senica می‌گوید: «برای حوزه زمان، قطار پالس منسجم را می‌توان با یک سیگنال مایکروویو خارجی دلخواه یا خط تاخیر قابل تنظیم هماهنگ کرد. "برای حوزه فرکانس، فاصله حالت قابل تنظیم در شانه فرکانس می تواند هر شکاف طیفی را ببندد."

در واقع، سنیکا و همکارانش قبلاً آزمایش طیف‌سنجی جذبی را نشان داده‌اند که فقط به یک آشکارساز شدت ساده-به‌جای یک دستگاه طیف‌سنج رومیزی- نیاز داشت.

Senica می گوید: "ما معتقدیم رویکرد ما برای پیاده سازی با انواع دیگر لیزرهای نیمه هادی در سراسر مناطق مادون قرمز و مرئی طیف الکترومغناطیسی نیز نسبتاً ساده خواهد بود و راه را برای کاربردهای متنوعی هموار می کند." یکی از جنبه‌های مهم، بهینه‌سازی خواص مایکروویو، همراه با بسته‌بندی پیشرفته چنین دستگاه‌هایی است.