El láser de cascada cuántica (QCL) es una fuente de luz de alta calidad en la banda infrarroja media y lejana, con ventajas como tamaño pequeño, peso ligero y alta eficiencia de conversión electroóptica, y tiene importantes perspectivas de aplicación en campos como la detección, la comunicación y la defensa. La tecnología de depósito químico de vapor metalorgánico (MOCVD), como una forma de epitaxia más eficiente, debe desarrollar una técnica de crecimiento epitaxial MOCVD adecuada para QCL para satisfacer la creciente demanda del mercado. Este artículo informa sobre un QCL con toda la estructura epitaxiada mediante tecnología MOCVD. Al revisar la estructura activa tradicional de «doble resonancia de fonones» a una estructura de «resonancia de fonones única combinada con extracción en estado continuo», se redujo la fuga térmica de electrones y se mejoraron las características térmicas del dispositivo. Para esta estructura, se modificó aún más la concentración de dopado de la zona activa y se comparó el efecto de diferentes concentraciones de dopado en el rendimiento del dispositivo. Un dispositivo con zona activa altamente dopada, longitud de cavidad de 8 mm y ancho medio de cresta de aproximadamente 6.7 μm tiene una potencia de salida continua de hasta 3.43 W a 20 ℃, longitud de onda central de aproximadamente 4.6 μm y eficiencia de conversión electroóptica de 13.1 %; un dispositivo con zona activa de menor dopado y longitud de cavidad de 8 mm tiene una potencia de salida continua de hasta 2.73 W a 20 ℃, longitud de onda central de aproximadamente 4.5 μm, corriente de umbral de solo 0.56 A y eficiencia electroóptica máxima de 15.6 %. La potencia de salida y la eficiencia de conversión electroóptica del dispositivo mejoran significativamente en comparación con los informes previos de QCLs fabricados mediante MOCVD. Este resultado indica que MOCVD es plenamente capaz de crecer QCLs de alta potencia, lo cual es importante para impulsar el avance tecnológico de los QCL.

láser de cascada cuántica; infrarrojo medio; alta potencia; depósito químico de vapor metalorgánico