Le laser à cascade quantique (QCL) est une source lumineuse de haute qualité dans la gamme infrarouge moyenne et lointaine, présentant de nombreux avantages tels qu'une petite taille, un poids léger et une haute efficacité de conversion électro-optique. Il a d'importantes perspectives d'application dans les domaines de la détection, des communications et de la défense. La technologie de dépôt chimique en phase vapeur de composés organométalliques (MOCVD), étant une méthode épitaxiale plus efficace, devrait développer une technique de croissance épitaxiale MOCVD adaptée au QCL afin de répondre à la demande croissante du marché. Cet article rapporte un QCL dont toute la structure est épitaxiée par la technologie MOCVD. En révisant la zone active traditionnelle à « double résonance phonon » en une structure « résonance phonon unique combinée à un prélèvement continu », la fuite thermique des électrons a été réduite et les caractéristiques thermiques du dispositif améliorées. Pour cette structure, la concentration de dopage de la zone active a été modifiée et l'impact des différentes concentrations de dopage sur les performances du dispositif a été comparé. Un dispositif à zone active fortement dopée, avec une longueur de cavité de 8 mm et une largeur moyenne de crête d'environ 6,7 μm, a une puissance de sortie continue de 3,43 W à 20 ℃, une longueur d'onde centrale d'environ 4,6 μm et une efficacité de conversion électro-optique de 13,1 % ; un dispositif à zone active faiblement dopée, avec une longueur de cavité de 8 mm, a une puissance de sortie continue de 2,73 W à 20 ℃, une longueur d'onde centrale d'environ 4,5 μm, un courant de seuil de seulement 0,56 A et une efficacité électro-optique maximale atteignant 15,6 %. La puissance de sortie et l'efficacité de conversion électro-optique du dispositif sont significativement améliorées par rapport aux rapports précédents sur les QCL préparés par MOCVD. Ces résultats montrent que la technologie MOCVD est pleinement capable de faire croître des QCL haute puissance, ce qui est important pour faire progresser la technologie QCL.

laser à cascade quantique; infrarouge moyen; haute puissance; dépôt chimique en phase vapeur de composés organométalliques