Ученые удешевили производство квантовых каскадных лазеров
Дорогие и капризные — такими были квантовые каскадные лазеры, пока технология Fraunhofer не изменила правила игры.
Квантовые каскадные лазеры (ККЛ) с резонансной настройкой — мощные источники излучения для спектроскопии в среднем инфракрасном диапазоне (ИК). Их высокая яркость сокращает время измерений, повышает точность и эффективность анализа. Такие лазеры востребованы в химии, фармацевтике, медицине и системах безопасности. Но до сих пор их производство было дорогим и трудоемким.
Институт прикладной физики твердого тела Фраунгофера (IAF) разработал полуавтоматизированный процесс, который упрощает и удешевляет создание ККЛ-модулей с микромеханическими дифракционными решетками (MOEMS) во внешнем резонаторе. Технологию MOEMS-EC-QCL разработали совместно с Институтом фотонных микросистем (IPMS).
Измерения прямо в производственной линии
Рынок для таких лазеров огромен, — говорит доктор Марко Хертльт, руководитель группы лазерных измерений в Fraunhofer IAF. — Их яркость и спектральная настройка позволяют усовершенствовать методы ИК-спектроскопии и внедрить их в промышленный контроль.
Раньше модули собирали вручную, потому что требовалась точная юстировка. Теперь ключевые этапы производства автоматизированы с помощью роботизированных систем, что снижает стоимость. Кроме того, ученые придумали, как комбинировать несколько лазеров в мультиспектральную систему.
Где это пригодится
- Контроль толщины слоев в полупроводниках.
- Анализ химических реакций в реальном времени.
- Обнаружение опасных веществ.
В июне 2025 года на выставке Laser World of Photonics в Мюнхене покажут систему из четырех модулей, работающих в диапазоне 4–11 мкм.
Этот прорыв важен не только для науки, но и для промышленности. Автоматизация сборки ККЛ снижает стоимость приборов, делая их доступными для малого бизнеса. Спектроскопия в реальном времени ускорит контроль качества на производствах — от лекарств до микрочипов. А возможность комбинировать модули расширяет диапазон применения без увеличения затрат.
Хотя автоматизация сборки — шаг вперед, остается вопрос надежности MOEMS-решеток в жестких промышленных условиях. Вибрации, перепады температур и пыль могут повлиять на точность настройки. Пока нет данных о долгосрочных испытаниях таких систем на производствах.
Ранее ученые придумали, как сканировать дефекты дорожного полотна.
