Ako odklon od štandardných prístupov k blokovaniu modelov, tím výskumníkov vedený profesormi Giacomom Scalarim a Jerome Faistom z Katedry fyziky na ETH Zurich a profesorom Christianom Jirauschekom z Technickej univerzity v Mníchove vytvoril monolitický polovodičový laser s kontinuálnou a široko laditeľnou opakovacou frekvenciou od 4 do 16 GHz. A čo je zaujímavé, ich prístup by mal fungovať aj pre iné polovodičové lasery a vlnové dĺžky laserovej emisie.
Aby sa to podarilo, výskumníci použili terahertzový (THz) kvantový kaskádový laser (QCL) na vytvorenie koherentných frekvenčných hrebeňov. Aj keď je dobre známe, že THz QCL možno použiť na generovanie hrebeňov, nedávny vývoj planarizovaných THz QCL so zlepšenými mikrovlnnými vlastnosťami ich povzbudil, aby preskúmali silnú moduláciu laserovej dutiny pomocou externých mikrovĺn-a objavili niekoľko nových režimov prevádzky polovodičových laserov.
„Naše zariadenie je založené na planarizovanom THz QCL. Materiál jeho aktívnej oblasti pozostáva zo supermriežky arzenidu gália (GaAs)/arzenidu hliníka gália (AlGaAs), plátku-pripojenej k nosnému substrátu GaAs,“ vysvetľuje Urban Senica, ktorý bol v tom čase Ph.D. študent na ETH Zurich, ale teraz je postdoktorandom v Laboratóriu nanoškálovej optiky Harvardskej univerzity. "Pomocou fotolitografie a suchého leptania je definovaný aktívny hrebeňový vlnovod a následne planarizovaný pomocou nízko{5}}stratového polyméru benzocyklobuténu (BCB). Vlnovod je vložený vertikálne medzi dve rozšírené metalizované vrstvy, ktoré obmedzujú optický a mikrovlnný režim a pôsobia ako elektrické kontakty na predpätie laserového zariadenia."
Aby sa to podarilo, výskumníci použili terahertzový (THz) kvantový kaskádový laser (QCL) na vytvorenie koherentných frekvenčných hrebeňov. Aj keď je dobre známe, že THz QCL možno použiť na generovanie hrebeňov, nedávny vývoj planarizovaných THz QCL so zlepšenými mikrovlnnými vlastnosťami ich povzbudil, aby preskúmali silnú moduláciu laserovej dutiny pomocou externých mikrovĺn-a objavili niekoľko nových režimov prevádzky polovodičových laserov.
„Naše zariadenie je založené na planarizovanom THz QCL. Materiál jeho aktívnej oblasti pozostáva zo supermriežky arzenidu gália (GaAs)/arzenidu hliníka gália (AlGaAs), plátku-pripojenej k nosnému substrátu GaAs,“ vysvetľuje Urban Senica, ktorý bol v tom čase Ph.D. študent na ETH Zurich, ale teraz je postdoktorandom v Laboratóriu nanoškálovej optiky Harvardskej univerzity. "Pomocou fotolitografie a suchého leptania je definovaný aktívny hrebeňový vlnovod a následne planarizovaný pomocou nízko{5}}stratového polyméru benzocyklobuténu (BCB). Vlnovod je vložený vertikálne medzi dve rozšírené metalizované vrstvy, ktoré obmedzujú optický a mikrovlnný režim a pôsobia ako elektrické kontakty na predpätie laserového zariadenia."
Pred nami sú komunikačné, spektroskopické a snímacie aplikácie
Vďaka ich kontinuálne a široko laditeľným laserom s uzamknutým režimom existuje veľa potenciálnych aplikácií pre komunikáciu, spektroskopiu a snímanie. „Pre časovú oblasť je možné koherentný sled impulzov synchronizovať s ľubovoľným externým mikrovlnným signálom alebo laditeľnou oneskorovacou linkou,“ hovorí Senica. "Pre frekvenčnú doménu môže rozstup laditeľných režimov v rámci frekvenčného hrebeňa uzavrieť akékoľvek spektrálne medzery."
Senica a kolegovia už v skutočnosti demonštrovali experiment s absorpčnou spektroskopiou, ktorý si vyžadoval iba jednoduchý detektor intenzity-namiesto stolového-spektrometra.
"Veríme, že náš prístup bude tiež relatívne jednoduchý na implementáciu s inými typmi polovodičových laserov v infračervenej a viditeľnej oblasti elektromagnetického spektra a pripraví cestu pre širokú škálu aplikácií," hovorí Senica. "Dôležitým aspektom budú optimalizované mikrovlnné vlastnosti spolu s pokročilým balením takýchto zariadení."
