Квантовые каскадные лазеры для систем связи, визуализации и спектроскопии в терагерцовом и среднем инфракрасном диапазонах

Квантовые каскадные лазеры (ККЛ), основанные на межподзонных переходах электронов в зоне проводимости гетероструктур на основе полупроводниковых соединений III и V групп, являются уникальными источниками излучения среднего ИК и ТГц диапазонов, в которых за счет вариации толщин слоев и выбора гетеропары можно получать генерацию в диапазоне от 3 до 25 мкм с пиковой выходной мощностью, достигающей десятков и даже сотен ватт в среднем ИК, и от 60 до 300 мкм в терагерцовом диапазоне с ваттной мощностью при импульсной накачке. Эффективность и компактность современных ККЛ делают их крайне привлекательными для широкого спектра прикладных задач, что, в свою очередь, предъявляет определенные требования, как к характеристикам ККЛ, так и к поиску новых научно-технических решений по созданию систем на их основе. Основным направлением работ в рамках выполнения проекта в 2021-2024 гг являлась разработка и исследования квантовых каскадных лазеров, все технологические операции по созданию которых выполнены в нашей стране. Среди полученных результатов следует отметить достижение непрерывного режима генерации ККЛ в среднем ИК и ТГц диапазонах, демонстрацию одночастотного ККЛ с распределенной обратной связью в среднем ИК диапазоне и одночастотную генерацию ККЛ с составным резонатором Фабри-Перо в ТГц диапазоне, создание 2-фотонного дизайна активной области ККЛ в ТГц диапазоне, демонстрацию выходной мощности лазерной генерации более 22 Вт в области длин волн 4.5 мкм и рекордную, превышающую 21 Вт мощность, достигнутую в ККЛ спектрального диапазона 8 мкм.