Recentment, l'Institut de Recerca de Ruichuang i l'equip de fotònica de Ruichuang han fet un avenç important en la investigació del làser en cascada interbanda d'infrarojos mitjans (ICL). L'equip ha realitzat una sèrie de làsers en cascada interbanda d'alt rendiment a temperatura ambient d'operació contínua amb múltiples longituds d'ona d'excitació i combinats amb epitaxia de feix molecular per fer créixer materials làser en cascada interbanda sobre substrats InAs, i ha preparat dispositius de cresta estreta amb ambient. longituds d'ona d'excitació de temperatura properes a 4,6 μm. Les longituds d'ona d'excitació a temperatura ambient dels dispositius de cresta estreta són properes a 4,6 μm i 5,2 μm.
S'informa que la majoria de làsers en cascada interbanda es cultiven en substrats de GaSb, mentre que els làsers en cascada interbanda informats per l'equip de Ruichuang es cultiven en substrats InAs, amb el revestiment de guia d'ones que consisteix en un superreixat InAs/AlSb i una capa InAs altament dopada. En comparació amb els làsers en cascada interbanda basats en GaSb comuns, els làsers interbanda basats en InAs tenen densitats de corrent de llindar més baixes a longituds d'ona més llargues (per exemple, més de 4,5 μm).
(a) Espectres d'excitació contínua d'un dispositiu amb una longitud d'ona de 4,6 μm, una longitud de cavitat de 2 mm i una amplada de cresta de 10 μm entre 20 graus i 64 graus;
(b) Corbes contínues de corrent-tensió-potència del mateix dispositiu entre 20 graus -64 graus
Per al làser en cascada interbanda a 4,6 μm de longitud d'ona, la densitat de corrent del llindar de pols a temperatura ambient del dispositiu de cresta ampla és de 292 A/cm2; el dispositiu de cresta estreta amb una longitud de cavitat de 2-mm i una amplada de cresta de 10-μm té una temperatura de funcionament contínua de fins a 64 graus i una potència de sortida a temperatura ambient de 20 mW; aquesta és la temperatura de funcionament contínua més alta reportada fins ara a una longitud d'ona similar. Per a un làser en cascada interbanda a una longitud d'ona de 5,2 μm, la densitat de corrent del llindar de pols a temperatura ambient del dispositiu de cresta ampla és de 306 A/cm2, mentre que la del dispositiu de cresta estreta amb una longitud de cavitat de 2 mm i una cresta. L'amplada de 10 μm arriba a la temperatura de funcionament contínua màxima de 41 graus, amb una potència de sortida a temperatura ambient de 10 mW, on la densitat de corrent llindar és la més baixa informada a longituds d'ona similars.
El document relacionat "Funcionament d'ona contínua a alta temperatura del làser en cascada interbanda basat en InAs" (DOI: 10.1063/5.0171089) i "Làser en cascada interbanda basat en InAs que funciona a 5,17 μm en ona contínua per sobre de la temperatura ambient" (10.1109/LPT. 2023.3335856) publicat a Applied Physics Letters i IEEE Photonics Technology Letters, respectivament.
(a) Espectres d'excitació contínua d'un dispositiu amb 5,2 μm de longitud d'ona, 2 mm de longitud de cavitat i 10 μm d'amplada de cresta entre 15 i 41 graus;
(b) Corbes contínues de corrent-tensió-potència del mateix dispositiu entre 15 graus i 41 graus.
El làser en cascada interbanda es basa en l'enginyeria de bandes energètiques i la mecànica quàntica per generar excitació, amb un alt contingut tècnic i moltes dificultats de desenvolupament, que és una encarnació important de la tecnologia bàsica nacional de dispositius nano i quàntics, i ara apareix com a important mitjà. -Font làser infraroja juntament amb làser en cascada quàntica (QCL), que té aplicacions i valors importants en camps com el monitoratge ambiental, el control industrial, el diagnòstic mèdic i la comunicació a l'espai lliure. Té un valor d'aplicació important i una importància científica en els camps de la vigilància ambiental, el control industrial, el diagnòstic mèdic i la comunicació a l'espai lliure.
El concepte original de làser en cascada interbanda va ser proposat per primera vegada pel professor Ruiqing Yang (Rui Q. Yang) de la Universitat d'Oklahoma l'any 1994, i bàsicament s'utilitza el sistema de tres-cinc materials InAs/GaSb/AlSb que coincideix amb la gelosia gairebé per construir ell, i la major part de la regió activa és InAs/GaInSb dos tipus de pous quàntics, que poden cobrir el rang de longitud d'ona des de l'infraroig mitjà fins a l'infraroig llunyà. La capacitat pot cobrir el rang de longitud d'ona des de l'infraroig mitjà fins a l'infraroig llunyà.
Els làsers en cascada interbanda combinen els avantatges dels làsers de díode semiconductors tradicionals i els làsers de cascada quàntica, i tenen una densitat de potència i una densitat de corrent llindar més baixes que els làsers de cascada quàntica que també cobreixen el rang de longitud d'ona de l'infraroig mitjà, i aquest avantatge de consum d'energia extremadament baix és molt important. en algunes aplicacions que requereixen dispositius portàtils i amb bateria.
Actualment, el mercat global de làser en cascada interbanda encara està dominat per empreses estrangeres, i el mercat nacional encara es troba en la fase inicial de desenvolupament industrial. Els dos treballs reportats en aquest document signifiquen que Ruichuang Photonics ha assolit un alt nivell tècnic en múltiples aspectes del disseny epitaxial i la preparació de dispositius de làsers en cascada interbanda, i s'ha convertit en una empresa que ha dominat la tecnologia dels làsers en cascada interbanda d'alt rendiment. Aquest treball també estableix una base sòlida per al desenvolupament i la producció massiva de làsers en cascada interbanda DFB sintonitzables d'un sol mode.
