Отходя от стандартных подходов к синхронизации моделей, группа исследователей под руководством профессоров Джакомо Скалари и Джерома Файста с кафедры физики ETH Цюриха и профессора Кристиана Йираушека из Технического университета Мюнхена создала монолитный полупроводниковый лазер с синхронизацией моделей с плавно и широко настраиваемой частотой повторения от 4 до 16 ГГц. И что интересно, их подход должен работать и для других полупроводниковых лазеров и длин волн лазерного излучения.
Чтобы осуществить это, исследователи использовали терагерцовый (ТГц) квантово-каскадный лазер (QCL) для создания когерентных частотных гребенок. Хотя хорошо известно, что ТГц ККЛ можно использовать для генерации гребенок, недавняя разработка группой планаризованных ТГц ККЛ с улучшенными микроволновыми свойствами побудила их исследовать сильную модуляцию лазерного резонатора с помощью внешних микроволн-и они открыли несколько новых режимов работы полупроводниковых лазеров.
«Наше устройство основано на планаризованном ТГц ККЛ. Материал его активной области состоит из сверхрешетки из арсенида галлия (GaAs)/арсенида алюминия-галлия (AlGaAs), -связанной с подложкой-носителем GaAs», — объясняет Урбан Сеника, который в то время был доктором философии. студент ETH Zurich, но сейчас работает научным сотрудником в лаборатории наноразмерной оптики Гарвардского университета. «С помощью фотолитографии и сухого травления формируется волновод с активным гребнем, а затем выравнивается с помощью полимера бензоциклобутена (BCB) с низкими -потерями. Волновод зажат вертикально между двумя протяженными слоями металлизации, которые ограничивают оптические и микроволновые моды и действуют как электрические контакты для смещения лазерного устройства».
Чтобы осуществить это, исследователи использовали терагерцовый (ТГц) квантово-каскадный лазер (QCL) для создания когерентных частотных гребенок. Хотя хорошо известно, что ТГц ККЛ можно использовать для генерации гребенок, недавняя разработка группой планаризованных ТГц ККЛ с улучшенными микроволновыми свойствами побудила их исследовать сильную модуляцию лазерного резонатора с помощью внешних микроволн-и они открыли несколько новых режимов работы полупроводниковых лазеров.
«Наше устройство основано на планаризованном ТГц ККЛ. Материал его активной области состоит из сверхрешетки из арсенида галлия (GaAs)/арсенида алюминия-галлия (AlGaAs), -связанной с подложкой-носителем GaAs», — объясняет Урбан Сеника, который в то время был доктором философии. студент ETH Zurich, но сейчас работает научным сотрудником в лаборатории наноразмерной оптики Гарвардского университета. «С помощью фотолитографии и сухого травления формируется волновод с активным гребнем, а затем выравнивается с помощью полимера бензоциклобутена (BCB) с низкими -потерями. Волновод зажат вертикально между двумя протяженными слоями металлизации, которые ограничивают оптические и микроволновые моды и действуют как электрические контакты для смещения лазерного устройства».
Впереди коммуникационные, спектроскопические и сенсорные приложения
Благодаря их непрерывно и широко настраиваемым лазерам с синхронизацией моделей существует множество потенциальных приложений для связи, спектроскопии и зондирования. «Во временной области когерентная последовательность импульсов может быть синхронизирована с произвольным внешним микроволновым сигналом или настраиваемой линией задержки», — говорит Сеника. «В частотной области настраиваемый интервал мод внутри частотной гребенки может закрыть любые спектральные пробелы».
Фактически, Сеница и его коллеги уже продемонстрировали эксперимент по абсорбционной спектроскопии, для которого требовался только простой детектор интенсивности,-а не настольный-спектрометр.
«Мы считаем, что наш подход также будет относительно легко реализовать с другими типами полупроводниковых лазеров в инфракрасной и видимой областях электромагнитного спектра и проложит путь для широкого спектра применений», — говорит Сеника. «Важным аспектом будут оптимизированные свойства микроволнового излучения, а также усовершенствованная упаковка таких устройств».
