Российские квантовые каскадные лазеры ТГц диапазона

Как известно, идея создания источника излучения, основанного на последовательном испусканиифотонов электроном в структуре множественных квантовых ям, получившего впоследствии названиеквантового каскадного лазера (ККЛ), была высказана в СССР еще в 1971 г. [1], однако потребовалосьболее 20 лет для реализации первого ККЛ, работающего в среднем ИК диапазоне [2]. Первый ККЛ ТГцдиапазона был представлен в 2002 г. в совместной работе нескольких европейских групп [3].Различные российские группы благодаря сотрудничеству с зарубежными коллегами участвовали висследовании ТГц ККЛ и развивали методики их практических приложений. Первый полностьюроссийский ТГц ККЛ был продемонстрирован лишь в 2017 г. в совместной работе научныхколлективов из Санкт-Петербурга, Москвы и Н.Новгорода [4]. В докладе буден сделан обзор прогрессав конструировании, выращивании, постростовых технологиях и исследованиях ТГц ККЛ, проводимыхконсорциумом российских организаций в сотрудничестве с коллегами из Белорусскогогосуниверситета. Разработана модель расчета вольт-амперных и мощностных характеристик ККЛ ТГцдиапазона, учитывающая эффекты дефазировки на процессы переноса носителей заряда [5].Применительно к установке молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) Riber 21 отработана технологияроста структур с квантовыми ямами GaAs/AlGaAs для ТГц ККЛ с учетом изменения температуристочников галлия и алюминия в процессе длительного (~10 час.) роста образцов с толщинамиактивных областей около 10 мкм. Высокое кристаллическое качество структур подтвержденометодами рентгеноструктурного анализа и просвечивающей электронной микроскопии [6].Исследованы спектры модовых потерь в ТГц ККЛ с волноводами типа металл-металл на основе Au,Cu и Ag. Показано, что использование волновода на основе Ag позволяет снизить потери на 2-4 см-1 посравнению с традиционно используемым волноводом на основе Au [7,8]. Оптимизирован дизайн ККЛс 3 квантовыми ямами GaAs/Al0.15Ga0.85As в каскаде с депопуляцией нижнего лазерного уровня за счетрезонансного испускания оптических фононов с расчетной рабочей температурой свыше 200 K.Выращена и спроцессирована структура такого ККЛ, продемонстрировавшая генерацию на частоте 3.4ТГц с максимальной рабочей температурой (в импульсном режиме) свыше 130 K [6]. Разработандизайн активной области ТГц ККЛ (3 ТГц) с двумя квантовыми ямами GaAs/Al0.4Ga0.6As в каскаде с Zобразным профилем потенциала с максимальной расчетной рабочей температурой 300 К.