低温单模红外量子级联激光器研究：10.5μm波长的高效输出

本文研究关注的是"λ~10.5μm的单模法布里-珀罗量子级联激光器"，这一前沿技术在长波红外领域具有重要意义。量子级联激光器(QCLs)是一种利用多量子阱结构实现的固态激光器，其工作原理是通过电子在两个能级间的受激辐射来产生光辐射。在本文中，研究人员采用双声子共振有源区的设计，这是一种提高激光器效率和稳定性的关键策略，通过这种方式，可以优化光子的增益介质，从而实现单模发射。 实验中，研究人员精心加工了一块包含35个工作台的晶片，将其制作成了一个埋入型异质结构激光器，这种结构有助于减小光学损耗并增强激光性能。激光器的尺寸为4毫米长，13微米宽，具有高反射率(HR)涂层的背面，这有助于增强反射并减小光能量的逃逸，从而提高激光输出。 在室温条件下，即288 K时，该激光器展现出优异的性能，当电流密度达到2.17和2.7 kA/cm²时，能够实现43毫瓦的连续波输出功率。然而，随着温度上升至303 K，尽管功率有所下降，但仍保持了5毫瓦的连续波输出。这一结果表明，该量子级联激光器在不同工作温度下具有稳定的性能，对于长波红外应用来说，这是一个重要的进步。 研究者强调在整个电流和温度范围内，他们观察到了单模发射，这意味着激光波长集中在特定模式下，这在减少噪声和提高激光束质量方面具有显著优势。这对于通信、遥感和材料分析等领域中的长波红外光源有着显著的应用潜力。 这篇论文详细探讨了长波红外单模法布里-珀罗量子级联激光器的设计、制备及其在室温下的性能，展示了其在工业和科研领域的潜在价值。这一成果对固体光子学和量子光学的发展具有积极的推动作用，并预示着未来在长波红外领域的广泛应用前景。