Квантовые каскадные лазеры (QCL) являются высококачественными источниками света в средне- и дальнеинфракрасном диапазоне, обладающими малыми габаритами, низким весом и высокой эффективностью электрооптического преобразования. Они имеют важные приложения в области сенсоров, связи и обороны. Технология химического осаждения из паровой фазы металлоорганических соединений (MOCVD) является более эффективным методом эпитаксиального выращивания, и необходимо развивать технологию эпитаксии MOCVD, применимую к QCL, чтобы удовлетворить быстро растущий рыночный спрос. В этой статье представлен QCL с полной структурой, выращенной методом MOCVD. Традиционная структура активной области с «двойным фонионным резонансом» была изменена на структуру с «одиночным фонионным резонансом, объединённым с непрерывным извлечением», что снизило тепловое бегство электронов и улучшило температурные характеристики устройства. Для данной структуры дополнительно изменяли концентрацию легирования активной области и сравнивали влияние различных концентраций легирования на характеристики устройства. Устройство с более высокой концентрацией легирования активной области, длиной резонатора 8 мм и средней шириной ребра около 6.7 мкм демонстрирует непрерывную выходную мощность 3.43 Вт при 20 ℃, центральная длина волны около 4.6 мкм, электрооптический КПД достигает 13.1 %; устройство с более низкой концентрацией легирования активной области длиной резонатора 8 мм демонстрирует непрерывную выходную мощность 2.73 Вт при 20 ℃, центральная длина волны около 4.5 мкм, пороговый ток всего 0.56 А, максимальный электрооптический КПД достигает 15.6 %. Выходная мощность и электрооптический КПД устройства значительно улучшены по сравнению с предыдущими отчетами о QCL, выращенных методом MOCVD. Эти результаты показывают, что технология MOCVD полностью способна выращивать мощные QCL, что имеет большое значение для продвижения технологий QCL.

квантовый каскадный лазер;средний ИК;высокая мощность;химическое осаждение из паровой фазы металлоорганических соединений