瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院研制出到目前為止有最長中紅外（MIR）波長的量子級聯(lián)激光器（QCL）。

      該激光器運行在化合物半導(dǎo)體令人棘手的近“剩余射線”頻段。由于與晶格聲子振動強耦合/共振，在剩余射線波段的光無法傳播。雙金屬波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可用來避免產(chǎn)生剩余射線，該射線源于創(chuàng)建MIR QCL使用的磷化銦襯底。研究人員還通過模擬，精心優(yōu)化QCL異質(zhì)結(jié)構(gòu)的介電常數(shù)。

      量子級聯(lián)激光器結(jié)構(gòu)使用束縛-連續(xù)方案。量子阱各中心能級之間的轉(zhuǎn)換用于增加高能級的壽命（計算值0.4皮秒）。低能級壽命模擬值是0.26皮秒，可允許實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。

      研究人員利用固源分子束外延在輕摻雜磷化銦（InP）上生長In0.53Ga0.47As量子阱和In0.52Al0.48As勢壘晶格匹配激光器結(jié)構(gòu)。激光二極管結(jié)構(gòu)包括40納米厚 Si摻雜的InGaAs底部接觸，重復(fù)60次的InGaAs / InAlAs注入/有源QCL結(jié)構(gòu)，和40納米厚n- InGaAs頂部接觸。

      已經(jīng)生產(chǎn)出雙金屬脊形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)激光器。采用熱壓法進行金-金晶圓鍵合并轉(zhuǎn)移到一個處理基板。利用化學(xué)機械拋光（CMP）和選擇性蝕刻除去InP生長襯底。原有底部的InGaAs接觸被蝕刻掉以減少波導(dǎo)損耗。脊寬度為30微米，材料裂解成長度為0.5毫米–3.0毫米的腔。

      激光器中心波長24.1微米、長度1毫米，在50K溫度下閾值電流密度為5.7千安/平方厘米，平均峰值輸出功率為0.6毫瓦。激光器運行溫度達到240K，比以前相同波長范圍內(nèi)的140k-170k有顯著提高。由于斯塔克效應(yīng)，在50K-240K溫區(qū)內(nèi)，發(fā)射波長從24.1微米遷移到23.5微米。熱性能的改善歸因于電流密度2.2倍的高動態(tài)范圍((18–5.7)/5.7=2.2)，在50K最大電流密度為18千安／平方厘米。閾值電流的特征溫度T0為217k。

      另一個激光器的InGaAs量子阱厚度增大3%，在溫度22K時獲得24.4微米的中心波長。是迄今為止報道的波長最長的量子級聯(lián)激光器。2002年已實現(xiàn)24微米波長的QCL。