U odstupanju od standardnih pristupa zaključavanju modela, tim istraživača predvođen profesorima Giacomom Scalarijem i Jeromeom Faistom na Odsjeku za fiziku na ETH Zurich i profesorom Christianom Jirauschekom na Tehničkom sveučilištu u Münchenu, stvorio je monolitni poluvodički laser s zaključanim modelom s kontinuirano i široko podesivom brzinom ponavljanja od 4 do 16 GHz. I, što je intrigantno, njihov bi pristup trebao funkcionirati za druge poluvodičke lasere i valne duljine laserske emisije.
Kako bi to uspjeli, istraživači su koristili teraherc (THz) kvantni kaskadni laser (QCL) za proizvodnju koherentnih frekvencijskih češljeva. Iako je dobro poznato da se THz QCL-ovi mogu koristiti za generiranje češljeva, nedavni razvoj planariziranih THz QCL-ova s poboljšanim mikrovalnim svojstvima potaknuo ih je na istraživanje snažne modulacije laserske šupljine pomoću vanjskih mikrovalova-i otkrili su nekoliko novih režima rada poluvodičkog lasera.
"Naš uređaj temelji se na planariziranom THz QCL-u. Njegov materijal aktivne regije sastoji se od superrešetke galij arsenida (GaAs)/aluminij galij arsenida (AlGaAs), pločice-povezane s nosivim supstratom GaAs", objašnjava Urban Senica, koji je u to vrijeme bio doktor znanosti. student na ETH u Zürichu, ali sada je postdoktorand u Laboratoriju za nanoskalnu optiku Sveučilišta Harvard. "Upotrebom fotolitografije i suhog jetkanja definiran je valovod aktivnog grebena koji se zatim planarizira s polimerom benzociklobutena s niskim-gubicima (BCB). Valovod je postavljen okomito između dva proširena metalizacijska sloja, koji ograničavaju optičke i mikrovalne modove i djeluju kao električni kontakti za prednaprezanje laserskog uređaja."
Kako bi to uspjeli, istraživači su koristili teraherc (THz) kvantni kaskadni laser (QCL) za proizvodnju koherentnih frekvencijskih češljeva. Iako je dobro poznato da se THz QCL-ovi mogu koristiti za generiranje češljeva, nedavni razvoj planariziranih THz QCL-ova s poboljšanim mikrovalnim svojstvima potaknuo ih je na istraživanje snažne modulacije laserske šupljine pomoću vanjskih mikrovalova-i otkrili su nekoliko novih režima rada poluvodičkog lasera.
"Naš uređaj temelji se na planariziranom THz QCL-u. Njegov materijal aktivne regije sastoji se od superrešetke galij arsenida (GaAs)/aluminij galij arsenida (AlGaAs), pločice-povezane s nosivim supstratom GaAs", objašnjava Urban Senica, koji je u to vrijeme bio doktor znanosti. student na ETH u Zürichu, ali sada je postdoktorand u Laboratoriju za nanoskalnu optiku Sveučilišta Harvard. "Upotrebom fotolitografije i suhog jetkanja definiran je valovod aktivnog grebena koji se zatim planarizira s polimerom benzociklobutena s niskim-gubicima (BCB). Valovod je postavljen okomito između dva proširena metalizacijska sloja, koji ograničavaju optičke i mikrovalne modove i djeluju kao električni kontakti za prednaprezanje laserskog uređaja."
Primjene komunikacija, spektroskopije i senzora su pred nama
Zahvaljujući njihovim kontinuirano i široko podesivim laserima s zaključanim modom, postoje mnoge potencijalne primjene za komunikacije, spektroskopiju i senzore. "Za vremensku domenu, koherentni niz impulsa može se sinkronizirati s proizvoljnim vanjskim mikrovalnim signalom ili podesivom linijom kašnjenja", kaže Senica. "Za frekvencijsku domenu, podesivi razmak modova unutar frekvencijskog češlja može zatvoriti sve spektralne praznine."
Zapravo, Senica i kolege već su demonstrirali eksperiment apsorpcijske spektroskopije koji je zahtijevao samo jednostavan detektor intenziteta-umjesto instrumenta spektrometra-veličine stola.
"Vjerujemo da će naš pristup također biti relativno jednostavan za implementaciju s drugim vrstama poluvodičkih lasera u infracrvenom i vidljivom području elektromagnetskog spektra i utrti put širokom spektru primjena", kaže Senica. "Važan aspekt bit će optimizirana mikrovalna svojstva, zajedno s naprednim pakiranjem takvih uređaja."
