Лаборатория квантово-каскадных лазеров

Цель научно-исследовательской работы (далее - НИР) состоит в разработке и исследовании полупроводниковых квантово-каскадных лазеров терагерцового диапазона частот (1.5-5,0 ТГц). В рамках НИР планируется разработка и экспериментальное исследование новых электродинамических объектов, содержащих полупроводниковые квантовые наноструктуры, для усиления и генерации в терагерцовом (далее - ТГц) и СВЧ диапазонах длин волн. В ходе выполнения НИР будут разработаны оригинальные зонные дизайны эпитаксиальных гетероструктур терагерцовых квантово-каскадных лазеров (далее - ТГц ККЛ) с новыми комбинациями квантовых ям в активном модуле, а также одно- и двухфотонными схемами генерации. Также в проекте планируется создание волноводов и резонаторов на основе плазмонных терагерцовых волноводов, в том числе на основе двумерных Ван-дер-Ваальсовых материалов. В ходе выполнения проекта при создании ТГц ККЛ будут использованы двойные металлические волноводы с периодическими неоднородностями, которые позволяют управлять дисперсией и потерями и, по сути, являются одномерными метаматериалами. Для достижения узконаправленных гауссовых оптических пучков, необходимых для практического использования в составе квазиоптического тракта для спектроскопии и систем терагерцового видения, будут разработано интегральное электродинамическое окружение для ТГц ККЛ. Для достижения этой цели планируется интегрировать с ТГц ККЛ микроантенны, в том числе на основе плазмонных резонаторов, а также включать ТГц ККЛ в метаповерхности. Кроме того, перспективным решением является формирование из двумерных массивов ТГц ККЛ активных метаповерхностей и фотонных топологических изоляторов с краевыми модами. В ходе реализации НИР в 2022 году решались следующие задачи: - разработка двухфотонного дизайна ТГц ККЛ с частотой генерации около 3.8 ТГц и максимальной рабочей температурой около 80 К; - разработка конструкции волновода для ТГц ККЛ с уменьшенной фазовой скоростью за счет использования фотонного кристалла; - разработка технологии создания РТД с двойным металлическим волноводом; - разработка подхода по созданию ТГц болометра на ультратонкой рутениевой пленке; - разработка источника питания с положительной полярностью для ТГц ККЛ.