Berbeda dengan pendekatan pemodelan standar, tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Giacomo Scalari dan Jerome Faist di Departemen Fisika di ETH Zurich, dan Profesor Christian Jirauschek di Universitas Teknik Munich, menciptakan laser semikonduktor model terkunci monolitik dengan tingkat pengulangan yang dapat disetel secara terus menerus dan luas dari 4 hingga 16 GHz. Dan, yang menarik, pendekatan mereka seharusnya bisa diterapkan pada laser semikonduktor dan panjang gelombang emisi laser lainnya.
Untuk melakukannya, para peneliti menggunakan laser kaskade kuantum (QCL) terahertz (THz) untuk menghasilkan sisir frekuensi yang koheren. Meskipun THz QCL diketahui dapat digunakan untuk menghasilkan sisir, pengembangan terbaru tim terhadap THz QCL planar dengan sifat gelombang mikro yang ditingkatkan mendorong mereka untuk mengeksplorasi modulasi kuat rongga laser menggunakan gelombang mikro eksternal-dan mereka menemukan beberapa cara baru pengoperasian laser semikonduktor.
"Perangkat kami didasarkan pada THz QCL planar. Bahan wilayah aktifnya terdiri dari superlattice gallium arsenide (GaAs)/aluminium gallium arsenide (AlGaAs), wafer-yang terikat pada substrat pembawa GaAs," jelas Urban Senica, yang saat itu bergelar Ph.D. mahasiswa di ETH Zurich tetapi sekarang menjadi rekan pascadoktoral di Laboratorium Optik Skala Nano Universitas Harvard. "Dengan menggunakan fotolitografi dan etsa kering, pandu gelombang punggungan aktif ditentukan dan selanjutnya diplanarkan dengan polimer benzocyclobutene (BCB) dengan kerugian rendah. Pandu gelombang diapit secara vertikal di antara dua lapisan metalisasi yang diperluas, yang membatasi mode optik dan gelombang mikro dan bertindak sebagai kontak listrik untuk membiaskan perangkat laser."
Untuk melakukannya, para peneliti menggunakan laser kaskade kuantum (QCL) terahertz (THz) untuk menghasilkan sisir frekuensi yang koheren. Meskipun THz QCL diketahui dapat digunakan untuk menghasilkan sisir, pengembangan terbaru tim terhadap THz QCL planar dengan sifat gelombang mikro yang ditingkatkan mendorong mereka untuk mengeksplorasi modulasi kuat rongga laser menggunakan gelombang mikro eksternal-dan mereka menemukan beberapa cara baru pengoperasian laser semikonduktor.
"Perangkat kami didasarkan pada THz QCL planar. Bahan wilayah aktifnya terdiri dari superlattice gallium arsenide (GaAs)/aluminium gallium arsenide (AlGaAs), wafer-yang terikat pada substrat pembawa GaAs," jelas Urban Senica, yang saat itu bergelar Ph.D. mahasiswa di ETH Zurich tetapi sekarang menjadi rekan pascadoktoral di Laboratorium Optik Skala Nano Universitas Harvard. "Dengan menggunakan fotolitografi dan etsa kering, pandu gelombang punggungan aktif ditentukan dan selanjutnya diplanarkan dengan polimer benzocyclobutene (BCB) dengan kerugian rendah. Pandu gelombang diapit secara vertikal di antara dua lapisan metalisasi yang diperluas, yang membatasi mode optik dan gelombang mikro dan bertindak sebagai kontak listrik untuk membiaskan perangkat laser."
Aplikasi komunikasi, spektroskopi, dan penginderaan di masa depan
Berkat laser modelocked yang terus menerus dan dapat disetel secara luas, terdapat banyak aplikasi potensial untuk komunikasi, spektroskopi, dan penginderaan. “Untuk domain waktu, rangkaian pulsa yang koheren dapat disinkronkan ke sinyal gelombang mikro eksternal yang berubah-ubah atau garis tunda yang dapat disetel,” kata Senica. "Untuk domain frekuensi, jarak mode merdu dalam sisir frekuensi dapat menutup kesenjangan spektral."
Faktanya, Senica dan rekannya telah mendemonstrasikan eksperimen spektroskopi serapan yang hanya memerlukan detektor intensitas sederhana-bukan instrumen spektrometer berukuran meja-.
“Kami yakin pendekatan kami juga akan relatif mudah untuk diterapkan dengan jenis laser semikonduktor lainnya di seluruh wilayah spektrum elektromagnetik inframerah dan tampak serta membuka jalan bagi beragam aplikasi,” kata Senica. “Aspek penting adalah sifat gelombang mikro yang dioptimalkan, serta pengemasan canggih dari perangkat tersebut.”
