QUANTUM CASCADE LASER (QCL)
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QUANTUM CASCADE LASER (QCL). Laser de Cascada Cuántica. Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica Ciclo de Seminarios de Física de Láseres. David Romero Antequera 2do. Término Maestría en Óptica. México, Puebla. 2007. Federico Capasso. Alfred Y Cho.

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Presentation Transcript


Quantum cascade laser qcl

QUANTUM CASCADE LASER (QCL)

Laser de Cascada Cuántica

Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica

Ciclo de Seminarios de Física de Láseres

David Romero Antequera

2do. Término Maestría en Óptica

México, Puebla. 2007


Quantum cascade laser qcl

Federico Capasso

Alfred Y Cho

  • El láser de QCL fue logrado en 1994 en los laboratorios de Bell por Capasso, Alfred Cho y sus colaboradores.

  • Este láser es de alta potencia y puede emitir la luz sobre una amplia gama del espectro electromágnetico.

  • La estructura cristalina de un laser de QCL contiene hasta 1000 capas que se alternan entre dos diversos semiconductores.

  • Adaptando el grueso de estas capas, la longitud de onda del láser se puede variar a través de una gama sin precedente usando la misma combinación de materiales.

*La idea originalmente fue planteada por Kazarinov y Suris (1971)


Quantum cascade laser qcl

Láseres de semiconductor comunes

Los electrones de la banda de conducción se recombinan con los huecos en la banda de valencia, emitiendo un fotón en el proceso

www.wtec.org/loyola/nano/05_04.htm


Quantum cascade laser qcl

Concepto original y predicción teórica

  • Niveles de energía de los electrones en pozos cuánticos fuertemente dependientes del grosor de las capas

  • Fotones láser creados por saltos de los electrones entre los niveles de energía (por lo tanto la longitud de onda se determina al elegir el grosor de las capas )

  • Muchos fotones se crean por brincos en cascadas a través de los diferentes posos cuánticos.


Quantum cascade laser qcl

Inyectores, minigaps y minibandas


Quantum cascade laser qcl

Ventajas en comparación con Láseres de Semiconductor Tradicionales


Quantum cascade laser qcl

Ancho del rango de longitudes de onda de un láser QCL.

El láser QCL cubre completamente el infrarojo-medio (3.4-17μm) por adaptación del grueso de las capas de el mismo material.


Quantum cascade laser qcl

Alta potencia pico al aumentar el número de pasos

M. Razeghi, S. Slivken. Jour. Kor. Phys. Soc. 42, S637 (2003)


Quantum cascade laser qcl

  • Laser CW

  • 5.2 mm

  • 1.5 mm de largo

  • 12 mm de ancho

  • Temperatura máxima: 20°C (115 K)

H. Page. SPIE Europe Symposium (2005)


Quantum cascade laser qcl

Guías de onda

M. Razeghi, S. Slivken. Jour. Kor. Phys. Soc. 42, S637 (2003)


Quantum cascade laser qcl

Aplicaciones: Evaluación de Transporte Aéreo


Quantum cascade laser qcl

Más Aplicaciones

  • Monitoreo de Procesos Industriales

    • Contaminación en líneas de fabricación de semiconductores

    • Procesamiento de alimentos

    • Diagnósticos de combustiones

  • Aplicaciones Médicas

    • Diagnósticos médicos

    • Contaminantes Biológicos

  • Detección de drogas o explosivos

  • Detección de agentes biológicos

  • Telecomunicaciones


Conclusiones

Los láseres de cascada cuántica presentan una excelente alternativa para el mediano infrarrojo.

El proceso se basa en utilizar un electrón para producir muchos fotones en un ciclo.

La variedad de longitudes de onda que pueden emitirse con un mismo material representan una enorme ventaja.

Puede emitirse a temperaturas ambiente, con altas potencias y eficiencias relativamente altas.

Hay tantas posibles aplicaciones que le convierte en un área interesante de tecnología.

A nivel teórico, experimental y de ingeniería, queda mucha tela por cortar.

CONCLUSIONES


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