Новые лазеры с квантовым каскадом излучают свет

Ученые из Северо-западного университета разработали компактный инфракрасный лазер.

Он излучает больше света, чем тепла — это настоящий прорыв в повышении эффективности лазеров с квантовым каскадом.

Исследование было опубликовано в издании Nature Photonics 10 января.

Спустя годы исследования и промышленных разработок, современные диодные лазеры, излучающие в диапазоне длины волны, приблизительно равном 1 микрону (ближняя инфракрасная часть спектра), сегодня уже достаточно эффективны. Однако средней инфракрасной области спектра (более 3 микронов) достичь значительно сложнее — она требует разработки новой архитектуры прибора.

Лазер с квантовым каскадом (OCL) является диодным лазером, который создан на квантово-механическом уровне, чтобы излучать свет с необходимой длиной волны и с высокой производительностью.

В отличие от традиционных диодных лазеров, устройство униполярное, и для работы ему требуются лишь электроны.

Чтобы понять и оптимизировать передачу электронов, что позволило бы повысить качество и эффективность лазера, ученые предприняли ряд существенных усилий.

Несмотря на особенную природу этих устройств, лазеры производятся с использованием стандартного составного полупроводникового оборудования. Ученым из Центра квантовых устройств университета удалось оптимизировать материальное качество инструментария, что в итоге позволило достичь определенного прогресса в усовершенствовании лазера с квантовым каскадом.

Ранее показатели эффективности не превышали 40%, даже с учетом охлаждения до криогенных температур.

После удаления лишних модулей ученые Центра продемонстрировали индивидуальное излучение лазеров на длине волны 4,85 микронов с эффективностью 53% и охлаждением до 40 градусов по Кельвину.

«Прорыв является существенным, так как впервые мы смогли произвести диоды, которые излучают больше света, чем тепла», сообщила профессор Манье Разеги (на фото). «Прохождение 50%-ной отметки эффективности — это очень важно, и мы продолжаем работу, чтобы еще более оптимизировать эффективность этих уникальных устройств».

Фото Robert R. McCormick School of Engineering and Applied Science

13.01.2010