Создан первый в своем роде квантовый каскадный лазер на базе кремния

Квантовый каскадный лазер


Группа исследователей, возглавляемая Александром Споттом (Alexander Spott) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, создала первый в своем роде квантовый каскадный лазер из кремния. Подобное устройство имеет множество областей его применения, начиная от химической спектроскопии и детектирования различных химических соединений до коммуникаций в открытом космическом пространстве и астрономии. Кроме этого, интеграция лазеров прямо на кристаллы полупроводниковых чипов гораздо эффективней и компактней, нежели технологии введения на кристалл фотонно-электронного чипа луча света от внешнего лазера.

Следует отметить, что значение ширины запрещенной зоны не позволяет изготавливать лазерные источники света непосредственно из кремния. Обычно, лазерные диоды изготавливают из полупроводников III-V группы, таких, как арсенид галлия (GaAs) и фосфид индия (InP). Заключение слоя кремния между слоями полупроводников III-V группы позволяет создать кремниевый лазер, но длина волны света такого лазера не превышает 2 микрометров на счет влияния целого ряда ограничения. Но для практического использования подобных лазеров необходимо, чтобы они могли излучать более длинноволновый инфракрасный свет, и ученые обратили свое внимание на так называемый квантовый каскадный лазер.

Создание квантового каскадного лазера является достаточно сложной задачей, а в данном случае она еще усложнилась тем, что диоксид кремния активно поглощает свет в середине инфракрасного диапазона. "Это означает, что нам необходимо было создать несколько кремниевых лазеров различного типа, соединенных между собой кремниевым волноводом" - объясняет Александр Спотт - "Для этого мы разработали волновод специального типа SONOI (silicon-on-nitride-on-insulator), в котором присутствует слой нитрида кремния, нанесенный на структуру основного кремниевого волновода".

Следующим шагом, который намерены сделать ученые, станет оптимизация структуры созданного ими каскадного квантового лазера с целью улучшения параметров его теплоотдачи, что, в свою очередь, позволит ему работать не в импульсном режиме, а в режиме постоянного излучения. "Кроме этого, изменения в структуре лазера должны поднять его эффективность и уровень мощности" - рассказывает Александр Спотт, - "Эти шаги приблизят нас вплотную к созданию устройств, работающих в середине инфракрасного диапазона, таких, как спектрометры и газовые анализаторы, интегрированных прямо на поверхность оптоэлектронных кремниевых чипов. Это позволит уменьшить стоимость таких устройств и минимизировать их до того уровня, когда их можно даже будет встраивать в смартфоны, планшеты и ноутбуки в случае такой необходимости".




Ключевые слова:
Квантовый, Каскадный, Лазер, Кремний, Полупроводник, Чип, Интеграция, Инфракрасный, Диапазон

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Создан лазер нового типа, работа которого основана на использовании весьма ...
  • Создан самый простой и эффективный на сегодняшний день квантовый каскадный ...
  • Новые крошечные кремниевые лазеры позволят создать высокоэффективные микроп ...
  • Создан самый мощный на сегодняшний день терагерцовый лазер на чипе
  • Исследователи создали кремниевый элемент, излучающий свет в видимом диапазо ...




  • 8 мая 2016 09:55
    #1 Написал: Cbert

    Публикаций: 0
    Комментариев: 52
    Ждём.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.