Abstract
AbstractThe active region of a THz (terahertz) quantum-cascade laser based on three tunnel-coupled GaAs/Al_0.15Ga_0.85As quantum wells with a resonance-phonon depopulation scheme is designed. Energy levels, matrix elements of dipole transitions, and gain spectra are calculated as functions of the applied electric-field strength F and temperature. It is shown that the maximum gain is implemented at a frequency of 3.37 THz and F = 12.3 kV/cm. Based on the proposed design, a quantum-cascade laser emitting at ~3.3 THz with a double metal waveguide and T _max ~ 84 K is fabricated. The activation energy E _ a = 23 meV for longitudinal-optical (LO) phonon emission upon the stimulated recombination of hot electrons from the upper laser level to the lower one is determined from the Arrhenius temperature dependence of the output power.
Highlights
We have designed the active region of the terahertz quantum-cascade laser
gain spectra are carried out depending on the applied electric field and temperature
It is shown that the maximum gain is realized under phonon resonance conditions
Summary
В настоящее время квантово-каскадные лазеры (ККЛ) являются компактными твердотельными когерентными источниками терагерцового излучения в диапазоне от 1.2 до 5.0 ТГц. На сегодняшний день одной из главных проблем ТГц ККЛ являются низкие рабочие температуры. При этом уменьшается эффективность инжекции электронов на верхний лазерный уровень, что требует поиска новых схем работы ТГц ККЛ, в том числе новых способов инжекции электронов. В работах [14,15,16,17,18] было показано, что при увеличении температуры в ТГц ККЛ возникают следующие н”паанриазжинтинйыел“азэефрфныекйтыур—овенобь,раттенмыпйерзаатбурронсаяэлаеккттирвоацниояв испускания LO-фононов верхнем рабочем уровне,. Оптимизация дизайна ТГц ККЛ для минимизации одного р””ппеаазоррнааззаиинттсннныоог-хфо““онмэоефнхнфаыенкмитзадмиозквао.йннтНорамппрриоидвмуеекрртти,ивквнаалТьдГнлыцямКидКриуЛзглиухсчающими переходами доминирующим механизмом ограничения максимальной рабочей температуры Tmax является температурная активация испускания LO-фононов. Цель данной работы заключается в исследовании влияния температуры на пороговый ток и выходную мощность изготовленного ТГц ККЛ на основе предложенной конструкции активной области, состоящей из трех GaAs/Al0.15Ga0.85As туннельно-связанных квантовых ям (КЯ) c резонансно-фононным дизайном
Sign-in/Register to view highlights & summary Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callDisclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
