Nedavno su Ruichuang Research Institute i Ruichuang Photonics tim postigli značajan napredak u istraživanju srednje infracrvenog međupojasnih kaskadnih lasera (ICL). Tim je realizovao seriju međupojasnih kaskadnih lasera s kontinuiranim radom visokih performansi na sobnoj temperaturi s višestrukim talasnim dužinama pobude i u kombinaciji s epitaksijom molekularnog snopa za uzgoj međupojasnih kaskadnih laserskih materijala na InAs supstratima i pripremio uređaje uskog grebena sa sobnim talasne dužine temperaturne pobude blizu 4,6 μm. Talasna dužina pobude na sobnoj temperaturi uređaja uskog grebena je blizu 4,6 μm i 5,2 μm.
Izvještava se da se većina međupojasnih kaskadnih lasera uzgaja na GaSb supstratima, dok se međupojasni kaskadni laseri o kojima je izvjestio Ruichuangov tim uzgajaju na InAs supstratima, pri čemu se talasovodna obloga sastoji od InAs/AlSb superrešetke i visoko dopiranog InAs sloja. U poređenju sa uobičajenim međupojasnim kaskadnim laserima na bazi GaSb, međupojasni laseri zasnovani na InAs imaju nižu graničnu gustinu struje na dužim talasnim dužinama (npr. duže od 4,5 μm).
(a) Spektri kontinuirane ekscitacije uređaja sa talasnom dužinom od 4,6 μm, dužinom šupljine 2 mm i širinom grebena od 10 μm između 20 stepeni i 64 stepena;
(b) Neprekidne krive struja-napon-snaga istog uređaja između 20 stepeni -64 stepeni
Za međupojasni kaskadni laser na talasnoj dužini od 4,6 μm, gustina struje praga impulsa na sobnoj temperaturi uređaja širokog grebena je 292 A/cm2; uređaj uskog grebena sa 2-mm dužinom šupljine i 10-μm širinom grebena ima kontinuiranu radnu temperaturu do 64 stepena i izlaznu snagu na sobnoj temperaturi od 20 mW; ovo je najviša kontinuirana radna temperatura prijavljena do sada na sličnoj talasnoj dužini. Za međupojasni kaskadni laser na talasnoj dužini od 5,2 μm, gustina struje praga impulsa na sobnoj temperaturi kod uređaja sa širokim grebenom iznosi 306 A/cm2, dok je za uređaj uskog grebena sa dužinom šupljine od 2 mm i grebenom. širine 10 μm dostiže maksimalnu kontinuiranu radnu temperaturu od 41 stepen, sa izlaznom snagom na sobnoj temperaturi od 10 mW, pri čemu je granična gustina struje najniža prijavljena na sličnim talasnim dužinama.
Vezani rad "Visokotemperaturni kontinuirani talasni rad interband kaskadnog lasera na bazi InAs" (DOI: 10.1063/5.0171089) i "InAs-bazirani međupojasni kaskadni laser koji radi na 5,17 μm u kontinuiranom talasu iznad sobne temperature" (10.1109/LPT. 2023.3335856) objavljeno u Applied Physics Letters i IEEE Photonics Technology Letters, respektivno.
(a) Spektri kontinualne ekscitacije uređaja sa talasnom dužinom od 5,2 μm, dužinom šupljine 2 mm i širinom grebena od 10 μm između 15 stepeni i 41 stepen;
(b) Neprekidne krive struja-napon-snaga istog uređaja između 15 i 41 stepen.
Međupojasni kaskadni laser baziran je na inženjeringu energetskog pojasa i kvantnoj mehanici za generiranje ekscitacije, s visokim tehničkim sadržajem i mnogim razvojnim poteškoćama, što je važno oličenje nacionalne jezgre tehnologije nano i kvantnih uređaja, a sada se navodi kao važan srednji -izvor infracrvenog lasera zajedno sa kvantnim kaskadnim laserom (QCL), koji ima važnu primjenu i vrijednost u poljima kao što su monitoring okoliša, industrijska kontrola, medicinska dijagnostika i komunikacija u slobodnom prostoru. Ima važnu primenu i naučni značaj u oblastima monitoringa životne sredine, industrijske kontrole, medicinske dijagnostike i komunikacije u slobodnom prostoru.
Originalni koncept međupojasnog kaskadnog lasera prvi je predložio prof. Ruiqing Yang (Rui Q. Yang) sa Univerziteta Oklahoma 1994. godine, a u osnovi se koristi sistem od tri do pet materijala InAs/GaSb/AlSb koji se skoro poklapa sa rešetkom. to, a većina aktivnog regiona je InAs/GaInSb dva tipa kvantnih bunara, koji mogu pokriti opseg talasnih dužina od srednjeg infracrvenog do dalekog infracrvenog. Sposobnost može pokriti opseg talasnih dužina od srednjeg do dalekog infracrvenog.
Međupojasni kaskadni laseri kombinuju prednosti tradicionalnih poluvodičkih diodnih lasera i kvantnih kaskadnih lasera, i imaju nižu graničnu gustinu snage i graničnu gustinu struje od kvantnih kaskadnih lasera koji takođe pokrivaju srednji infracrveni opseg talasnih dužina, a ova prednost izuzetno niske potrošnje energije je veoma važna u nekim aplikacijama koje zahtijevaju prijenosne uređaje i uređaje na baterije.
Trenutno na globalnom tržištu međupojasnih kaskadnih lasera i dalje dominiraju strane kompanije, a domaće tržište je još uvijek u početnoj fazi industrijskog razvoja. Dva rada prikazana u ovom radu označavaju da je Ruichuang Photonics dostigao visok tehnički nivo u više aspekata epitaksijalnog dizajna i pripreme uređaja međupojasnih kaskadnih lasera, i postao je preduzeće koje je ovladalo tehnologijom međupojasnih kaskadnih lasera visokih performansi. Ovaj rad takođe postavlja čvrstu osnovu za razvoj i masovnu proizvodnju jednomodnih podesivih DFB međupojasnih kaskadnih lasera.
