Квантовые каскадные лазеры, или ККЛ, крошечные — меньше рисового зерна, — но они впечатляют. По сравнению с традиционными лазерами, QCL предлагают более высокую выходную мощность и могут быть настроены на широкий диапазон длин волн инфракрасного излучения. Их также можно использовать при комнатной температуре без необходимости использования громоздких систем охлаждения.
Но поскольку их сложно и дорого производить, QCL мало используются за пределами Министерства обороны.Команда Университета Центральной Флориды под руководством доцента Аркадия Ляха разработала более простой процесс создания таких лазеров с сопоставимыми характеристиками и большей эффективностью. Результаты были недавно опубликованы в научном журнале Applied Physics Letters.
«Предыдущий рекорд был достигнут с использованием немного экзотического дизайна, который сложно воспроизвести в реальной жизни», — сказал Лях. «Мы улучшили этот рекорд, но что действительно важно, так это то, что мы сделали это таким образом, чтобы было легче перенести эту технологию на производство. С практической точки зрения это важный результат».Это может привести к более широкому использованию в спектроскопии, например, к использованию инфракрасных лазеров в качестве удаленных датчиков для обнаружения газов и токсинов в атмосфере. Лях, который посещает совместные приемы с Технологическим центром UCF NanoScience и Колледжем оптики и фотоники, представляет себе портативные медицинские устройства.
Например, небольшое устройство со встроенным QCL можно подключить к смартфону и использовать для диагностики проблем со здоровьем, просто анализируя выдыхаемый воздух.«Но для портативного устройства оно должно быть максимально эффективным, чтобы не разряжать аккумулятор и не выделять много тепла», — сказал Лях.Метод, который ранее давал наивысшую эффективность, предусматривал использование ККЛ поверх подложки, состоящей из более чем 1000 слоев, каждый из которых едва ли толще одного атома. Каждый слой состоял из одного из пяти различных материалов, что усложняло производство.
В новом методе, разработанном в UCF, используются только два разных материала — более простая с производственной точки зрения конструкция.Лях пришел в UCF в сентябре 2015 года из калифорнийской технологической компании Pranalytic, Inc., где он руководил разработкой и производством QCL.
В его исследовательскую группу в UCF входили аспиранты Мэтью Саттингер, Роуэл Го, Педро Фигейредо и Анкеш Тоди, а также ученый-исследователь Хун Сюй.