外腔量子級聯激光器的多種應用
量子級聯介質與外腔激光器結構的結合,實現了近紅外量子級聯激光輸出,它具有窄帶、超寬帶單模調諧、高功率和優異的光束質量等特點,非常適合于現場應用。
Eric Takeuchi, Kyle Thomas, Timothy Day
量子級聯(QC)材料在性能和制造水平方面所取得的非凡進步,已經促使人們開發這項技術在中紅外領域的廣泛應用。與此同時,在微型外腔激光器(ECL)的設計和制造方面,也涌現出了大量的創新行為。通過將QC增益介質集成到ECL結構中、以形成外腔量子級聯激光器(ECqcL),業界正在實現著這些技術的巨大價值。目前,外腔量子級聯激光器將有望更高的功率、更高的效率和更大的調諧范圍。
從字面上看,將QC和ECL組合成ECqcL似乎僅僅是二者的簡單結合,但事實遠非如此。需要著重指出的是,在外腔結構中,QC材料只是作為增益介質,在其周圍可以制造外腔。這種方法上的改變,獲得了QC技術所能提供的所有優點。
QC技術的到來
以前,研究人員最初在實驗室里使用QC技術探測和顯示中紅外波長的光。然而在過去的幾年里,QC增益介質的外延生長技術的發展,使得這項技術從研究所和大學實驗室中走向了商業化。在很多情況下,晶圓制造商們都利用自身在III -V族半導體材料(例如砷化鎵和磷化銦)方面的生產經驗、工藝和能力來獲得性能優良的高品質QC芯片。目前,量子級聯晶圓可以使用業界首選的金屬化學氣相沉積(MOCVD)技術來生長,與分子束外延(MBE)方法相比,MOCVD技術具有很多優勢。[1]比如,更快的生長速度能夠快速發展批量生產過程,顯著提高產量并降低成本。
同樣,QC增益介質的性能也取得了長足進步。目前已經報道的單一QC激光器里的超寬帶增益范圍是5~8