V odklonu od standardních přístupů k blokování modelů vytvořil tým výzkumníků vedený profesory Giacomo Scalari a Jerome Faist z katedry fyziky na ETH Zurich a profesorem Christianem Jirauschekem z Technické univerzity v Mnichově monolitický polovodičový laser s kontinuálně a široce laditelnou opakovací frekvencí od 4 do 16 GHz. A je zajímavé, že jejich přístup by měl fungovat i pro jiné polovodičové lasery a vlnové délky laserové emise.
Aby to vědci odstranili, použili terahertzový (THz) kvantový kaskádový laser (QCL) k výrobě koherentních frekvenčních hřebenů. I když je dobře známo, že THz QCL lze použít ke generování hřebenů, nedávný vývoj planarizovaných THz QCL se zlepšenými mikrovlnnými vlastnostmi je povzbudil k prozkoumání silné modulace laserové dutiny pomocí externích mikrovln-a objevili několik nových režimů provozu polovodičových laserů.
„Naše zařízení je založeno na planarizovaném THz QCL. Materiál jeho aktivní oblasti se skládá ze supermřížky arsenid galia (GaAs)/arsenid hliníku a galia (AlGaAs), plátek-připojený k nosnému substrátu GaAs,“ vysvětluje Urban Senica, který byl v té době Ph.D. student ETH Zurich, ale nyní je postdoktorandem v Laboratoři Harvardské univerzity pro nanoškálovou optiku. "Pomocí fotolitografie a suchého leptání je definován aktivní hřebenový vlnovod a následně planarizován nízkoztrátovým polymerem benzocyklobutenem (BCB). Vlnovod je vertikálně vložen mezi dvě rozšířené metalizační vrstvy, které omezují optický a mikrovlnný režim a fungují jako elektrické kontakty pro předpětí laserového zařízení."
Aby to vědci odstranili, použili terahertzový (THz) kvantový kaskádový laser (QCL) k výrobě koherentních frekvenčních hřebenů. I když je dobře známo, že THz QCL lze použít ke generování hřebenů, nedávný vývoj planarizovaných THz QCL se zlepšenými mikrovlnnými vlastnostmi je povzbudil k prozkoumání silné modulace laserové dutiny pomocí externích mikrovln-a objevili několik nových režimů provozu polovodičových laserů.
„Naše zařízení je založeno na planarizovaném THz QCL. Materiál jeho aktivní oblasti se skládá ze supermřížky arsenid galia (GaAs)/arsenid hliníku a galia (AlGaAs), plátek-připojený k nosnému substrátu GaAs,“ vysvětluje Urban Senica, který byl v té době Ph.D. student ETH Zurich, ale nyní je postdoktorandem v Laboratoři Harvardské univerzity pro nanoškálovou optiku. "Pomocí fotolitografie a suchého leptání je definován aktivní hřebenový vlnovod a následně planarizován nízkoztrátovým polymerem benzocyklobutenem (BCB). Vlnovod je vertikálně vložen mezi dvě rozšířené metalizační vrstvy, které omezují optický a mikrovlnný režim a fungují jako elektrické kontakty pro předpětí laserového zařízení."
Komunikace, spektroskopie a aplikace snímání před námi
Díky jejich kontinuálně a široce laditelným laserům s uzamčeným módem existuje mnoho potenciálních aplikací pro komunikaci, spektroskopii a snímání. "Pro časovou doménu může být sled koherentních pulzů synchronizován s libovolným externím mikrovlnným signálem nebo laditelným zpožďovacím vedením," říká Senica. "Pro frekvenční doménu může rozteč laditelných režimů v rámci frekvenčního hřebenu uzavřít jakékoli spektrální mezery."
Senica a kolegové již ve skutečnosti předvedli experiment s absorpční spektroskopií, který vyžadoval pouze jednoduchý detektor intenzity-namísto stolního- spektrometru velikosti.
"Věříme, že náš přístup bude také relativně přímočarý k implementaci s jinými typy polovodičových laserů v infračervené a viditelné oblasti elektromagnetického spektra a připraví cestu pro širokou škálu aplikací," říká Senica. "Důležitým aspektem budou optimalizované mikrovlnné vlastnosti spolu s pokročilým balením takových zařízení."
