Quantum-cascade laser (original) (raw)
Der Quantenkaskadenlaser (QKL), engl. Quantum Cascade Laser (QCL), ist ein Halbleiterlaser für Wellenlängen im mittleren und fernen Infrarot (Terahertzstrahlung). Im Gegensatz zu normalen Halbleiterlasern wird das Laserlicht nicht durch die strahlende Rekombination eines Elektrons des Leitungsbands mit einem Loch des Valenzbands des Halbleiters erzeugt (Interband-Übergang), sondern durch Intersubband-Übergänge von Elektronen innerhalb des Leitungsbands. 2010 waren Geräte zur Abgasanalyse kommerziell erhältlich
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| dbo:abstract | Der Quantenkaskadenlaser (QKL), engl. Quantum Cascade Laser (QCL), ist ein Halbleiterlaser für Wellenlängen im mittleren und fernen Infrarot (Terahertzstrahlung). Im Gegensatz zu normalen Halbleiterlasern wird das Laserlicht nicht durch die strahlende Rekombination eines Elektrons des Leitungsbands mit einem Loch des Valenzbands des Halbleiters erzeugt (Interband-Übergang), sondern durch Intersubband-Übergänge von Elektronen innerhalb des Leitungsbands. 2010 waren Geräte zur Abgasanalyse kommerziell erhältlich (de) Kuantu-jauziko laserrak (ingelesez Quantum cascade laser edo QCL) espektro elektromagnetikoaren infragorri ertain izeneko ataletik infragorri urrunera igortzen dituzten dira. Jerome Faist, , Deborah L. Sivco, Carlo Sirtori, Albert L. Hutchinson eta ikerlariek frogatu zuten lehendabiziko aldiz 1994an Bell Laborategietan. QCLak unipolarrak dira eta laser-igorpena banden arteko trantsizioen bidez lortzen da. (eu) El láser de cascada cuántica (LCC) (en inglés: quantum cascade laser, en alemán: quantenkaskadenlaser) es un dispositivo semiconductor láser que convierte energía eléctrica en radiación electromagnética en el espectro infrarrojo. La longitud de onda del LCC puede ser diseñada para oscilar en el rango 3-300 micrómetros. Dependiendo de la longitud de onda, la potencia óptica obtenida oscila normalmente entre los miliwatts (mW) y decenas de vatios (10W). La núcleo teórico de base para el funcionamiento del LCC fue propuesto en la década del 1970 por F. Kazarinov y R. A. Suris. En enero de 1994, un grupo de científicos e ingenieros en los Laboratorios Bell de Nueva York a cargo de y de reportó la primera realización de un dispositivo láser de cascada cuántica, el cual emitió radiación en la longitud de onda de 4 micrómetros. Luego de dos décadas de desarrollo, el LCC se ha establecido hoy en día (2014) como una fuente de luz láser para longitudes de onda 3-300 micrómetros muy exitosa, ofreciendo una serie de ventajas con respecto a otras fuentes de radiación electromagnética en este rango de frecuencias. (es) Le laser à cascade quantique (abrégé en QCL pour Quantum Cascade Laser) est un type de laser à semi-conducteur pouvant émettre de l'infra-rouge moyen à l'infra-rouge lointain (térahertz), dont le principe repose sur l'émission par cascade quantique initialement proposée par R.F. Kazarinov et R.A. Suris en 1971, mais qui a été réellement mise en œuvre pour la première fois aux Laboratoires Bell en 1994 par (de), , Deborah Sivco, Carlo Sirtori, Albert Hutchinson, et . Alors que les autres lasers à semi-conducteur, de type « diode laser » sont des composants bipolaires dont le rayonnement électromagnétique provient de la recombinaison d'une paire électron-trou à travers le gap (transition inter-bandes), les QCL sont unipolaires et l'émission laser est obtenue par d'une structure à confinement quantique, un puits quantique. De plus, le composant est constitué d'une multitude d'hétérostructures à la suite, permettant de « recycler » les électrons, et d'avoir ainsi des rendements quantiques supérieurs à 1. (fr) Quantum-cascade lasers (QCLs) are semiconductor lasers that emit in the mid- to far-infrared portion of the electromagnetic spectrum and were first demonstrated by Jérôme Faist, Federico Capasso, Deborah Sivco, Carlo Sirtori, Albert Hutchinson, and Alfred Cho at Bell Laboratories in 1994. Unlike typical interband semiconductor lasers that emit electromagnetic radiation through the recombination of electron–hole pairs across the material band gap, QCLs are unipolar, and laser emission is achieved through the use of intersubband transitions in a repeated stack of semiconductor multiple quantum well heterostructures, an idea first proposed in the article "Possibility of amplification of electromagnetic waves in a semiconductor with a superlattice" by R. F. Kazarinov and R. A. Suris in 1971. (en) Un laser a cascata quantica (in lingua inglese: Quantum cascade laser, QCL) è un tipo di laser a semiconduttore che emette radiazioni nella porzione dello spettro elettromagnetico compresa tra il medio e il lontano infrarosso. È stato sperimentato per la prima volta da Jerome Faist, Federico Capasso, Deborah Sivco, Carlo Sirtori, Albert Hutchinson e Alfred Cho nei Bell Laboratories nel 1994. (it) 量子カスケードレーザー（りょうしカスケードレーザー、英: Quantum cascade laser, QCL）は遠赤外線を発する半導体レーザーである。1994年にベル研究所のJerome Faist、、Deborah Sivco、Carlo Sirtori、Albert Hutchinson、アルフレッド・チョーにより実証された。 典型的な半導体レーザーではバルク材料のバンドギャップを横切って電子・正孔対が再結合することにより光子が放出されるが、QCLはユニポーラであり、ヘテロ接合を繰り返すことによって形成される多重量子井戸内のを発光原理とする。このアイデアは1971年に提案された。 (ja) Kwantowy laser kaskadowy (ang. quantum cascade laser, QCL) — rodzaj unipolarnego lasera półprzewodnikowego, emitującego promieniowanie w zakresie od średniej do dalekiej podczerwieni. Długość emitowanego promieniowania nie zależy od materiału, z którego są wykonane, a jedynie od geometrii supersieci, czyli od układu i grubości periodycznych warstw półprzewodnikowych. (pl) Een Kwantumcascadelaser of QCL (van het Engelse Quantum Cascade Laser) is een type unipolaire (gebruik makend van ladingsdragers met dezelfde polariteit) vaste-stoflaser, uitgevonden in 1994 door Jerome Faist, Federico Capasso, Deborah Sivco, Carlo Sirtori, Albert Hutchinson en Alfred Cho in Bell Laboratories. In tegenstelling tot de conventionele vaste-stoflasers gebeurt de transitie tussen elektrische subbanden, in plaats van tussen de conductieband en de valentieband. De 'cascade' is een opeenvolging van gelijke energiestappen die het gevolg zijn van de structuur van het actieve lasermedium. Wanneer een elektron een stap in de cascade aflegt, wordt telkens een foton uitgezonden. (nl) Ква́нтово-каска́дный ла́зер − полупроводниковый лазер, излучающий в ближнем и дальнем инфракрасном диапазоне. Одна из последних моделей разработана Кейлом Францем и Стефаном Менцелем в Принстонском университете. В отличие от обычных полупроводниковых лазеров, которые излучают электромагнитные волны посредством рекомбинации электрон-дырочных пар, преодолевающих запрещенную зону полупроводника, излучение квантово-каскадного лазера возникает при переходе электронов между слоями гетероструктуры полупроводника и состоит из двух типов лучей, причём вторичный луч обладает весьма необычными свойствами и не требует больших затрат энергии. Впервые идея появилась в статье Казаринова и Суриса «Возможности усиления электромагнитных волн в полупроводниках со сверхрешеткой». Данный тип лазеров может быть использован для наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы, в охранных системах, а также в медицине, поскольку с его помощью потенциально возможно качественно и количественно определять содержание в тканях человека сложных химических соединений. А поскольку характерные размеры квантово-каскадных лазеров составляют порядка 3 мм, они могут быть непосредственно введены в организм человека. (ru) Os lasers quânticos em cascata (QCLs) são lasers semicondutores que emitem na faixa do infravermelho médio a distante do espectro eletromagnético. Foram demonstrados pela primeira vez por Jerome Faist, Federico Capasso, Deborah Sivco, Carlo Sirtori, Albert Hutchinson e Alfred Cho nos laboratórios da Bell Laboratories em 1994. (pt) 量子级联激光器（Quantum Cascade Laser, 缩写： ＱＣＬ）是一种能够发射光谱在（Midwave Infrared）和远红外频段激光的半导体激光器。它是由贝尔实验室哲罗姆·菲斯特、费德里科·卡帕索等人于1994年率先实现。 通常的半导体激光器是发光的机制是导带和价带中的电子空穴对在复合过程中发出光子，而量子级联激光器的原理则是，在多层半导体形成的周期性量子阱超晶格结构中，利用其子能带之间的电子跃迁发光，这个想法首先由R.F. Kazarinov和R.A. Suris在1971提出，论文题目为《在超晶格结构半导体中实现电磁波放大的可能性》（Possibility of amplification of electromagnetic waves in a semiconductor with a superlattice）。 (zh) |
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(eu) Un laser a cascata quantica (in lingua inglese: Quantum cascade laser, QCL) è un tipo di laser a semiconduttore che emette radiazioni nella porzione dello spettro elettromagnetico compresa tra il medio e il lontano infrarosso. È stato sperimentato per la prima volta da Jerome Faist, Federico Capasso, Deborah Sivco, Carlo Sirtori, Albert Hutchinson e Alfred Cho nei Bell Laboratories nel 1994. (it) 量子カスケードレーザー（りょうしカスケードレーザー、英: Quantum cascade laser, QCL）は遠赤外線を発する半導体レーザーである。1994年にベル研究所のJerome Faist、、Deborah Sivco、Carlo Sirtori、Albert Hutchinson、アルフレッド・チョーにより実証された。 典型的な半導体レーザーではバルク材料のバンドギャップを横切って電子・正孔対が再結合することにより光子が放出されるが、QCLはユニポーラであり、ヘテロ接合を繰り返すことによって形成される多重量子井戸内のを発光原理とする。このアイデアは1971年に提案された。 (ja) Kwantowy laser kaskadowy (ang. quantum cascade laser, QCL) — rodzaj unipolarnego lasera półprzewodnikowego, emitującego promieniowanie w zakresie od średniej do dalekiej podczerwieni. Długość emitowanego promieniowania nie zależy od materiału, z którego są wykonane, a jedynie od geometrii supersieci, czyli od układu i grubości periodycznych warstw półprzewodnikowych. (pl) Een Kwantumcascadelaser of QCL (van het Engelse Quantum Cascade Laser) is een type unipolaire (gebruik makend van ladingsdragers met dezelfde polariteit) vaste-stoflaser, uitgevonden in 1994 door Jerome Faist, Federico Capasso, Deborah Sivco, Carlo Sirtori, Albert Hutchinson en Alfred Cho in Bell Laboratories. In tegenstelling tot de conventionele vaste-stoflasers gebeurt de transitie tussen elektrische subbanden, in plaats van tussen de conductieband en de valentieband. De 'cascade' is een opeenvolging van gelijke energiestappen die het gevolg zijn van de structuur van het actieve lasermedium. Wanneer een elektron een stap in de cascade aflegt, wordt telkens een foton uitgezonden. (nl) Os lasers quânticos em cascata (QCLs) são lasers semicondutores que emitem na faixa do infravermelho médio a distante do espectro eletromagnético. Foram demonstrados pela primeira vez por Jerome Faist, Federico Capasso, Deborah Sivco, Carlo Sirtori, Albert Hutchinson e Alfred Cho nos laboratórios da Bell Laboratories em 1994. (pt) 量子级联激光器（Quantum Cascade Laser, 缩写： ＱＣＬ）是一种能够发射光谱在（Midwave Infrared）和远红外频段激光的半导体激光器。它是由贝尔实验室哲罗姆·菲斯特、费德里科·卡帕索等人于1994年率先实现。 通常的半导体激光器是发光的机制是导带和价带中的电子空穴对在复合过程中发出光子，而量子级联激光器的原理则是，在多层半导体形成的周期性量子阱超晶格结构中，利用其子能带之间的电子跃迁发光，这个想法首先由R.F. Kazarinov和R.A. Suris在1971提出，论文题目为《在超晶格结构半导体中实现电磁波放大的可能性》（Possibility of amplification of electromagnetic waves in a semiconductor with a superlattice）。 (zh) El láser de cascada cuántica (LCC) (en inglés: quantum cascade laser, en alemán: quantenkaskadenlaser) es un dispositivo semiconductor láser que convierte energía eléctrica en radiación electromagnética en el espectro infrarrojo. La longitud de onda del LCC puede ser diseñada para oscilar en el rango 3-300 micrómetros. Dependiendo de la longitud de onda, la potencia óptica obtenida oscila normalmente entre los miliwatts (mW) y decenas de vatios (10W). La núcleo teórico de base para el funcionamiento del LCC fue propuesto en la década del 1970 por F. Kazarinov y R. A. Suris. En enero de 1994, un grupo de científicos e ingenieros en los Laboratorios Bell de Nueva York a cargo de y de reportó la primera realización de un dispositivo láser de cascada cuántica, el cual emitió radiación en la (es) Quantum-cascade lasers (QCLs) are semiconductor lasers that emit in the mid- to far-infrared portion of the electromagnetic spectrum and were first demonstrated by Jérôme Faist, Federico Capasso, Deborah Sivco, Carlo Sirtori, Albert Hutchinson, and Alfred Cho at Bell Laboratories in 1994. (en) Le laser à cascade quantique (abrégé en QCL pour Quantum Cascade Laser) est un type de laser à semi-conducteur pouvant émettre de l'infra-rouge moyen à l'infra-rouge lointain (térahertz), dont le principe repose sur l'émission par cascade quantique initialement proposée par R.F. Kazarinov et R.A. Suris en 1971, mais qui a été réellement mise en œuvre pour la première fois aux Laboratoires Bell en 1994 par (de), , Deborah Sivco, Carlo Sirtori, Albert Hutchinson, et . (fr) Ква́нтово-каска́дный ла́зер − полупроводниковый лазер, излучающий в ближнем и дальнем инфракрасном диапазоне. Одна из последних моделей разработана Кейлом Францем и Стефаном Менцелем в Принстонском университете. В отличие от обычных полупроводниковых лазеров, которые излучают электромагнитные волны посредством рекомбинации электрон-дырочных пар, преодолевающих запрещенную зону полупроводника, излучение квантово-каскадного лазера возникает при переходе электронов между слоями гетероструктуры полупроводника и состоит из двух типов лучей, причём вторичный луч обладает весьма необычными свойствами и не требует больших затрат энергии. (ru) |
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