集成分布式布拉格反射镜的稳定单模分布式反馈量子级联激光器

"这篇论文描述了一种稳定单模运行的分布式反馈量子级联激光器，该激光器集成了等效相位移（EPS）和分布式布拉格反射器（DBR），工作在约5.03微米的波长。通过在采样布拉格光栅中心扩展一个采样周期的50%来实现EPS。关键的EPS和DBR图案采用传统的全息曝光结合光学光刻技术制造，提高了灵活性、可重复性和一致性。" 这篇研究论文关注的是量子级联激光器（Quantum Cascade Laser, QCL）的一种创新设计，它实现了稳定的单模运行。QCL是一种半导体激光器，由于其在中红外和太赫兹波段的高效发射，被广泛用于光谱学、气体传感和自由空间通信等领域。通常，QCL的模式稳定性是其性能的关键因素，因为它直接影响输出光束的质量和应用的可靠性。 论文中提出的方法是将等效相位移（Equivalent Phase Shift, EPS）与分布式布拉格反射器（Distributed Bragg Reflector, DBR）相结合。EPS在这里的作用是通过改变光栅结构来实现特定的相位延迟，以促进激光器的单模运行。在这个设计中，EPS是通过增加一个采样周期的长度至原始的150%，使得相位发生180度的变化，相当于四分之一波的相位移。这种调整有助于抑制多模操作，从而确保激光器的输出为单一的光谱线。 DBR则是一种常见的光学元件，由交替的高折射率和低折射率层组成，能反射特定波长的光。在QCL中，DBR用于限定激光腔的两端，提供反射并决定激光器的工作波长。集成EPS的DBR设计可以进一步优化激光器的模式选择和光束质量，同时保持其工作波长的稳定性。 制造过程采用了常规的全息曝光技术和光学光刻，这是一种常见的微纳结构制备方法，具有良好的精度和可重复性。这种方法允许研究人员精确控制激光器的内部结构，从而优化其性能。 这项工作为提高量子级联激光器的模式稳定性提供了一个新的策略，可能对中红外技术领域产生积极影响，特别是在需要高精度光谱分析和窄线宽光源的应用中。通过集成EPS和DBR，科研人员能够设计出更稳定、性能更优的激光器，这对于推动未来的研究和技术创新具有重要意义。