Наскоро изследователският институт Ruichuang и екипът на Ruichuang Photonics постигнаха важен напредък в изследването на междинен инфрачервен каскаден лазер (ICL). Екипът е реализирал серия от високопроизводителни междулентови каскадни лазери с непрекъсната работа при стайна температура с множество дължини на вълната на възбуждане и комбинирани с молекулярно-лъчева епитаксия за отглеждане на междулентови каскадни лазерни материали върху InAs субстрати и е подготвил устройства с тесен ръб със стая- дължини на вълните на температурно възбуждане близки до 4,6 μm. Дължините на вълните при стайна температура на устройствата с тесен ръб са близки до 4,6 μm и 5,2 μm.
Съобщава се, че повечето междулентови каскадни лазери се отглеждат върху GaSb субстрати, докато междулентовите каскадни лазери, докладвани от екипа на Ruichuang, се отглеждат върху InAs субстрати, като вълноводната обвивка се състои от InAs/AlSb суперрешетка и силно легиран InAs слой. В сравнение с обичайните междулентови каскадни лазери на базата на GaSb, междулентовите лазери на основата на InAs имат по-ниски прагови плътности на тока при по-дълги дължини на вълните (напр. по-дълги от 4,5 μm).
(a) Непрекъснати спектри на възбуждане на устройство с 4,6 μm дължина на вълната, 2 mm дължина на кухината и 10 μm ширина на билото между 20 градуса и 64 градуса;
(b) Непрекъснати криви ток-напрежение-мощност на едно и също устройство между 20 градуса -64 градуса
За междулентовия каскаден лазер при 4,6 μm дължина на вълната, праговата плътност на тока на импулса при стайна температура на устройството с широк ръб е 292 A/cm2; устройството с тесен ръб с дължина на кухината 2- mm и ширина на ръба 10- μm има непрекъсната работна температура до 64 градуса и изходна мощност при стайна температура от 20 mW; това е най-високата непрекъсната работна температура, докладвана досега при подобна дължина на вълната. За междулентов каскаден лазер с дължина на вълната 5,2 μm плътността на праговия ток при стайна температура на устройството с широк ръб е 306 A/cm2, докато тази на устройството с тесен ръб с дължина на кухината 2 mm и ръб ширина от 10 μm достига максимална непрекъсната работна температура от 41 градуса, с изходна мощност при стайна температура от 10 mW, където праговата плътност на тока е най-ниската, отчетена при подобни дължини на вълната.
Свързаният документ „Работа с непрекъсната вълна при висока температура на базиран на InAs междулентов каскаден лазер“ (DOI: 10.1063/5.0171089) и „Базиран на InAs междулентов каскаден лазер, работещ при 5,17 μm при непрекъсната вълна над стайна температура“ (10.1109/LPT. 2023.3335856), публикувани съответно в Applied Physics Letters и IEEE Photonics Technology Letters.
(a) Непрекъснати спектри на възбуждане на устройство с 5,2 μm дължина на вълната, 2 mm дължина на кухината и 10 μm ширина на билото между 15 градуса и 41 градуса;
(b) Непрекъснати криви ток-напрежение-мощност на едно и също устройство между 15 градуса и 41 градуса.
Междулентовият каскаден лазер се основава на инженерство на енергийни ленти и квантова механика за генериране на възбуждане, с високо техническо съдържание и много трудности при разработването, което е важно въплъщение на националната основна технология на нано и квантови устройства и сега е посочено като важна среда -инфрачервен лазерен източник заедно с квантов каскаден лазер (QCL), който има важни приложения и стойност в области като мониторинг на околната среда, индустриален контрол, медицинска диагностика и комуникация в свободното пространство. Той има важна приложна стойност и научно значение в областта на мониторинга на околната среда, индустриалния контрол, медицинската диагностика и комуникацията в свободното пространство.
Оригиналната концепция за междулентов каскаден лазер беше предложена за първи път от проф. Ruiqing Yang (Rui Q. Yang) от Университета на Оклахома през 1994 г. и основно InAs/GaSb/AlSb с почти съвпадаща решетка материална система три-пет се използва за конструиране това и по-голямата част от активната област е InAs/GaInSb два вида квантови ями, които могат да покрият диапазона на дължината на вълната от средна инфрачервена до далечна инфрачервена. Възможността може да покрие обхвата на дължината на вълната от средния инфрачервен до далечния инфрачервен диапазон.
Междулентовите каскадни лазери съчетават предимствата на традиционните полупроводникови диодни лазери и квантовите каскадни лазери и имат по-ниска прагова плътност на мощността и прагова плътност на тока в сравнение с квантовите каскадни лазери, които също покриват средния инфрачервен обхват на дължина на вълната, и това изключително ниско предимство на консумацията на енергия е много важно в някои приложения, които изискват преносими и захранвани с батерии устройства.
Понастоящем глобалният пазар на междулентови каскадни лазери все още е доминиран от чуждестранни компании, а вътрешният пазар все още е в началния етап на индустриално развитие. Двете работи, докладвани в тази статия, означават, че Ruichuang Photonics е достигнала високо техническо ниво в множество аспекти на епитаксиалния дизайн и подготовката на устройствата на междулентови каскадни лазери и се е превърнала в предприятие, което е усвоило технологията на високопроизводителни междулентови каскадни лазери. Тази работа също поставя солидна основа за разработването и масовото производство на едномодови регулируеми DFB междулентови каскадни лазери.
