Gần đây, Viện nghiên cứu Ruichuang và nhóm Ruichuang Photonics đã đạt được tiến bộ quan trọng trong nghiên cứu laser xếp tầng xen kẽ hồng ngoại giữa (ICL). Nhóm nghiên cứu đã chế tạo ra một loạt laser xếp tầng xen kẽ hoạt động liên tục ở nhiệt độ phòng, hiệu suất cao với nhiều bước sóng kích thích và kết hợp với phương pháp epitaxy chùm tia phân tử để phát triển vật liệu laser xếp tầng xen kẽ trên đế InAs và chuẩn bị các thiết bị có rãnh hẹp với không gian phòng- bước sóng kích thích nhiệt độ gần 4,6 μm. Bước sóng kích thích ở nhiệt độ phòng của các thiết bị sườn núi hẹp gần 4,6μm và 5,2μm.
Có báo cáo cho rằng hầu hết các laser tầng xen kẽ được phát triển trên các đế GaSb, trong khi các laser tầng xen kẽ được báo cáo bởi nhóm của Ruichuang được phát triển trên các đế InAs, với lớp bọc ống dẫn sóng bao gồm siêu mạng InAs/AlSb và lớp InAs pha tạp cao. So với các laser xếp tầng xen kẽ dựa trên GaSb thông thường, các laser xen kẽ dựa trên InAs có mật độ dòng ngưỡng thấp hơn ở các bước sóng dài hơn (ví dụ: dài hơn 4,5 μm).
(a) Phổ kích thích liên tục của thiết bị có bước sóng 4,6 μm, chiều dài khoang 2 mm và chiều rộng đường vân 10 μm trong khoảng từ 20 độ đến 64 độ;
(b) Đường cong dòng điện-điện áp-công suất liên tục của cùng một thiết bị trong khoảng 20 độ -64 độ
Đối với laser xếp tầng xen kẽ ở bước sóng 4,6 μm, mật độ dòng ngưỡng xung ở nhiệt độ phòng của thiết bị có rãnh rộng là 292 A/cm2; thiết bị rãnh hẹp có chiều dài khoang 2-mm và chiều rộng rãnh 10-μm có nhiệt độ hoạt động liên tục lên tới 64 độ và công suất đầu ra ở nhiệt độ phòng là 20 mW; đây là nhiệt độ hoạt động liên tục cao nhất được báo cáo cho đến nay ở bước sóng tương tự. Đối với laser xếp tầng xen kẽ ở bước sóng 5,2 μm, mật độ dòng ngưỡng xung ở nhiệt độ phòng của thiết bị có đường vân rộng là 306 A/cm2, trong khi đó của thiết bị có đường vân hẹp có chiều dài khoang 2 mm và đường vân chiều rộng 10 μm đạt đến nhiệt độ hoạt động liên tục tối đa là 41 độ, với công suất đầu ra ở nhiệt độ phòng là 10 mW, trong đó mật độ dòng ngưỡng là thấp nhất được báo cáo ở các bước sóng tương tự.
Bài báo liên quan "Hoạt động sóng liên tục ở nhiệt độ cao của laser ghép tầng xen kẽ dựa trên InAs" (DOI: 10.1063/5.0171089) và "Laser ghép tầng xen kẽ dựa trên InAs hoạt động ở bước sóng liên tục 5,17 μm trên nhiệt độ phòng" (10.1109/LPT. 2023.3335856) được xuất bản lần lượt trong Thư Vật lý Ứng dụng và Thư Công nghệ Quang tử IEEE.
(a) Phổ kích thích liên tục của thiết bị có bước sóng 5,2 μm, chiều dài khoang 2 mm và chiều rộng đường vân 10 μm trong khoảng từ 15 độ đến 41 độ;
(b) Đường cong dòng điện-điện áp-công suất liên tục của cùng một thiết bị trong khoảng từ 15 độ đến 41 độ.
Laser xếp tầng xen kẽ dựa trên kỹ thuật dải năng lượng và cơ học lượng tử để tạo ra sự kích thích, có hàm lượng kỹ thuật cao và nhiều khó khăn trong phát triển, là hiện thân quan trọng của công nghệ cốt lõi quốc gia của các thiết bị nano và lượng tử, và hiện được liệt kê là một trung tâm quan trọng. - Nguồn laser hồng ngoại cùng với laser tầng lượng tử (QCL), có ứng dụng và giá trị quan trọng trong các lĩnh vực như giám sát môi trường, điều khiển công nghiệp, chẩn đoán y tế và liên lạc trong không gian tự do. Nó có giá trị ứng dụng quan trọng và ý nghĩa khoa học trong các lĩnh vực giám sát môi trường, kiểm soát công nghiệp, chẩn đoán y tế và liên lạc trong không gian tự do.
Khái niệm ban đầu về laser xếp tầng xen kẽ lần đầu tiên được đề xuất bởi Giáo sư Ruiqing Yang (Rui Q. Yang) của Đại học Oklahoma vào năm 1994, và về cơ bản, hệ thống vật liệu ba-năm InAs/GaSb/AlSb gần giống mạng tinh thể được sử dụng để xây dựng nó và hầu hết vùng hoạt động là InAs/GaInSb, hai loại giếng lượng tử, có thể bao phủ dải bước sóng từ hồng ngoại trung đến hồng ngoại xa. Khả năng này có thể bao phủ phạm vi bước sóng từ hồng ngoại trung đến hồng ngoại xa.
Laser tầng xen kẽ kết hợp các ưu điểm của laser diode bán dẫn truyền thống và laser tầng lượng tử, đồng thời có mật độ công suất ngưỡng và mật độ dòng ngưỡng thấp hơn so với laser tầng lượng tử cũng bao phủ dải bước sóng hồng ngoại giữa và lợi thế tiêu thụ điện năng cực thấp này là rất quan trọng trong một số ứng dụng yêu cầu thiết bị di động và chạy bằng pin.
Hiện tại, thị trường laser xếp tầng liên dải toàn cầu vẫn do các công ty nước ngoài thống trị và thị trường trong nước vẫn đang trong giai đoạn phát triển công nghiệp ban đầu. Hai công trình được báo cáo trong bài báo này biểu thị rằng Ruichuang Photonics đã đạt đến trình độ kỹ thuật cao trong nhiều khía cạnh của thiết kế epiticular và chuẩn bị thiết bị của laser xếp tầng xen kẽ, đồng thời đã trở thành một doanh nghiệp làm chủ công nghệ laser xếp tầng xen kẽ hiệu suất cao. Công trình này cũng đặt nền tảng vững chắc cho việc phát triển và sản xuất hàng loạt laser xếp tầng xen kẽ DFB có thể điều chỉnh chế độ đơn.
