突破！睿創(chuàng)團隊中紅外帶間級聯(lián)激光器研究取得重要進展

2023-12-08 12:06:18睿創(chuàng)微納閱讀量：262      我要評論

　　近日，睿創(chuàng)研究院及睿創(chuàng)光子團隊在中紅外帶間級聯(lián)激光器(Interband cascade laser，ICL)的研究取得重要進展，相關團隊實現(xiàn)了高性能、室溫連續(xù)工作、多個激射波長的帶間級聯(lián)激光器系列，結(jié)合分子束外延技術，在InAs襯底上生長帶間級聯(lián)激光器材料，制備的窄脊器件室溫激射波長接近4.6μm和5.2μm。

　　目前大部分帶間級聯(lián)激光器生長在GaSb襯底上，而睿創(chuàng)團隊報道的帶間級聯(lián)激光器生長在InAs襯底上，波導包層由InAs/AlSb超晶格和高摻雜的InAs層構成。相比于常見的GaSb基帶間級聯(lián)激光器，InAs基帶間激光器在較長波長處(例如長于4.5μm)具有更低的閾值電流密度。

　　(a)4.6μm波長、2mm腔長、10μm脊寬的器件在20℃-64℃之間連續(xù)激射光譜；

　　(b)同一器件在20℃-64℃之間的連續(xù)電流-電壓-功率曲線

　　對于4.6μm波長的帶間級聯(lián)激光器，寬脊器件室溫脈沖閾值電流密度為292A/cm²；2mm腔長和10μm脊寬的窄脊器件的連續(xù)工作溫度可達64℃，室溫輸出功率為20mW；在相近波長處為目前報道的最高連續(xù)工作溫度。對于5.2μm波長的帶間級聯(lián)激光器，寬脊器件室溫脈沖閾值電流密度為306A/cm²；2mm腔長和10μm脊寬的窄脊器件最高連續(xù)工作溫度為41℃，室溫輸出功率為10mW；其中閾值電流密度在類似波長為報道的最低水平。

　　相關論文“High-temperature continuous-wave operation of InAs-based interband cascade laser”(DOI：10.1063/5.0171089)和“InAs-based interband cascade laser operating at 5.17 μm in continuous wave above room temperature”(10.1109/LPT.2023.3335856)分別發(fā)表于Applied Physics Letters 和IEEE Photonics Technology Letters。

　　(a)5.2μm波長、2mm腔長、10μm脊寬的器件在15℃-41℃之間連續(xù)激射光譜；

　　(b)同一器件在15℃-41℃之間的連續(xù)電流-電壓-功率曲線

　　帶間級聯(lián)激光器是基于能帶工程和量子力學產(chǎn)生激射，技術含量很高并且研制難點眾多，是國家納米和量子器件核心技術的重要體現(xiàn)，目前和量子級聯(lián)激光器(Quantum cascade laser，QCL)并列為重要的中紅外激光光源，在環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)控制、醫(yī)療診斷和自由空間通信等領域具有重要的應用價值和科學意義。

　　帶間級聯(lián)激光器的原始概念由美國俄克拉荷馬大學的楊瑞青教授(Rui Q. Yang)于1994年首次提出，目前基本上都采用近晶格匹配的InAs/GaSb/AlSb三五族材料體系來構造，有源區(qū)大多為InAs/GaInSb二類量子阱，其能力可覆蓋從中紅外到遠紅外的波長范圍。帶間級聯(lián)激光器結(jié)合了傳統(tǒng)半導體二級管激光器和量子級聯(lián)激光器的優(yōu)勢，與同樣能覆蓋中紅外波段的量子級聯(lián)激光器相比，具有更低的閾值功耗密度和閾值電流密度，這種極低功耗的優(yōu)勢在一些需要便攜和電池供電設備的應用中顯得非常重要。

　　目前全球帶間級聯(lián)激光器市場仍由國外企業(yè)占據(jù)主導地位，國內(nèi)仍處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初始階段。本文報道的這兩項工作標志著睿創(chuàng)光子在帶間級聯(lián)激光器的外延設計和器件制備等多個方面同時達到了較高的技術水平，成為掌握高性能帶間級聯(lián)激光器技術的企業(yè)。該工作也為后續(xù)單?？烧{(diào)諧的DFB帶間級聯(lián)激光器的研發(fā)和量產(chǎn)打下了堅實的基礎。

　　睿創(chuàng)光子(無錫)技術有限公司是煙臺睿創(chuàng)微納技術股份有限公司的控股子公司，聚焦III-V族光電子器件、硅基光電子器件等光子芯片技術研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。

上一篇：蘇州市計量測試院承擔的三項省局科技項目順利通過驗收

下一篇：國家綠色低碳先進技術成果 |雙級錯流活性炭法煙氣凈化系統(tǒng)及裝備

版權與免責聲明：1.凡本網(wǎng)注明“來源：化工機械設備網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡有限公司-興旺寶合法擁有版權或有權使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權使用作品的，應在授權范圍內(nèi)使用，并注明“來源：化工機械設備網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關法律責任。 2.本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來源（非化工機械設備網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點或和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。 3.如涉及作品內(nèi)容、版權等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關權利。

全部評論

昵稱驗證碼匿名