Laser de cascata quântica de alta potência no infravermelho médio crescido por MOCVD
摘要
O laser de cascata quântica (QCL) é uma fonte de luz de alta qualidade na faixa do infravermelho médio e distante, apresentando diversas vantagens como tamanho pequeno, peso leve e alta eficiência de conversão eletro-óptica, tendo perspectivas importantes de aplicação em sensores, comunicação e defesa. A tecnologia de deposição química de vapor metálico-orgânico (MOCVD), sendo uma forma mais eficiente de epitaxia, deve desenvolver técnicas de crescimento epitaxial MOCVD adequadas para QCL para atender a demanda crescente do mercado. Este artigo relata um QCL com estrutura completa epitaxiada por tecnologia MOCVD. Ao revisar a estrutura ativa tradicional de "ressonância dupla de fónons" para uma estrutura de "ressonância simples de fónon combinada com extração em estado contínuo", reduziu-se a fuga térmica de elétrons e melhoraram-se as características térmicas do dispositivo. Para essa estrutura, modificou-se ainda mais a concentração de dopagem da região ativa e compararam-se os efeitos da dopagem em diferentes concentrações no desempenho do dispositivo. Um dispositivo com região ativa altamente dopada, comprimento de cavidade de 8 mm e largura média da crista de aproximadamente 6,7 μm obteve potência de saída contínua de 3,43 W a 20 ℃, comprimento de onda central de aproximadamente 4,6 μm e eficiência de conversão eletro-óptica de 13,1 %; um dispositivo com região ativa de dopagem mais baixa e cavidade de 8 mm obteve potência de saída contínua de 2,73 W a 20 ℃, comprimento de onda central de aproximadamente 4,5 μm, corrente de limiar de apenas 0,56 A e eficiência eletro-óptica máxima de 15,6 %. A potência de saída e a eficiência de conversão eletro-óptica do dispositivo apresentam melhorias significativas em comparação com relatos anteriores de QCLs preparados por MOCVD. Este resultado indica que a tecnologia MOCVD é plenamente capaz de crescer QCLs de alta potência, o que é importante para impulsionar o avanço tecnológico dos QCLs.
关键词
laser de cascata quântica; infravermelho médio; alta potência; deposição química de vapor metálico-orgânico
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