لیزر آبشار کوانتومی. لیزر آبشاری کوانتوم نوعی از لیزر نیمه رسانااست که دارای تابش در بخش میانه تا انتهای مادون قرمز طیف الکترومغناطیسی است و نخستین بار توسط جرومه فیست، فدریکو کاپاسو، دبورا سیوکو، کارلو سیرتوری، آلبرت هاچینسون و آلفرد چو در لابراتورهای بل در سال ۱۹۹۴ نمایش داده شدند. [ ۱] بر خلاف لیزرهای نیمه رسانای بین نواری معمول که تابش الکترومغناطیس را از طریق بازترکیب جفتهای الکترون – حفره در نوار ممنوعه ماده می تابانند، QCLها تک قطبی هستند و تابش لیزری آن ها از طریق استفاده از انتقال بین زیرنواری در یک مجموعه تکرارشونده از چندین ساختار ناهمگون چاه کوانتوم انجام می شود، ایده ای که نخستین بار در ۱۹۷۱ توسط کازارینوف و سوریس در مقاله امکان تقویت امواج الکترومغناطیسی در یک نیمه رسانا با استفاده از یک اَبَرشبکه مطرح شد. [ ۲]
درون یک توده کریستال نیمه رسانا، الکترون ها می توانند دارای حالتی در یکی از دو نوار انرژی پیوسته باشند: نوار ظرفیت که الکترون های کم انرژی حجم زیادی از آن را اشغال کرده اند، و نوار رسانش که الکترون های پرانرژی بخش های پراکنده ای از آن را اشغال کرده اند. این دو نوار انرژی توسط یک نوار ممنوعه انرژی از هم جدا شده اند که در آن اجازه حضور هیچ حالتی از الکترون نیست. دیودهای لیزری نیمه رسانای معمول، با تابش یک فوتون در زمانی که یک الکترون پرانرژی در نوار رسانش با یک حفره در نوار ظرفیت بازترکیب می شود، نور تولید می کنند. بنابراین، انرژی فوتون و در نتیجه طول موج تابش دیود لیزری توسط نوار ممنوعه سیستم مورد استفاده تعیین می شود.
اما QCL از مواد توده ای ( bulk ) نیمه رسانا در منطقه فعال نوری خود استفاده نمی کند، بلکه QCL از یک سری تناوبی لایه های باریک از مواد مختلف تشکیل شده که با هم تشکیل یک ابرشبکه می دهند. ابرشبکه سبب ایجاد یک پتانسیل الکتریکی متغیر در طول دستگاه می شود که بدین معناست که احتمال اشغال موقعیت های مختلف توسط الکترون ها در طول دستگاه متغیر است. به این حالت محدودسازی چاه کوانتوم چندگانه یک بعدی گفته می شود که سبب جدا شدن نوار انرژی های مجاز به تعدادی زیرنوار الکترونیک گسسته می شود. با طراحی مناسب ضخامت لایه ها، امکان آن وجود دارد که وارون سازی جمعیتی را که مورد نیاز برای تابش لیزر است، بین دو زیرنوار در سیستم مهندسی کرد. از آنجا که موقعیت سطوح انرژی در سیستم در درجه اول توسط ضخامت لایه و نه جنس ماده تعیین می شود، امکان آن وجود دارد که طول موج QCLها را در یک دامنه گسترده در یک سیستم ماده یکسان تنظیم کرد.
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلفدرون یک توده کریستال نیمه رسانا، الکترون ها می توانند دارای حالتی در یکی از دو نوار انرژی پیوسته باشند: نوار ظرفیت که الکترون های کم انرژی حجم زیادی از آن را اشغال کرده اند، و نوار رسانش که الکترون های پرانرژی بخش های پراکنده ای از آن را اشغال کرده اند. این دو نوار انرژی توسط یک نوار ممنوعه انرژی از هم جدا شده اند که در آن اجازه حضور هیچ حالتی از الکترون نیست. دیودهای لیزری نیمه رسانای معمول، با تابش یک فوتون در زمانی که یک الکترون پرانرژی در نوار رسانش با یک حفره در نوار ظرفیت بازترکیب می شود، نور تولید می کنند. بنابراین، انرژی فوتون و در نتیجه طول موج تابش دیود لیزری توسط نوار ممنوعه سیستم مورد استفاده تعیین می شود.
اما QCL از مواد توده ای ( bulk ) نیمه رسانا در منطقه فعال نوری خود استفاده نمی کند، بلکه QCL از یک سری تناوبی لایه های باریک از مواد مختلف تشکیل شده که با هم تشکیل یک ابرشبکه می دهند. ابرشبکه سبب ایجاد یک پتانسیل الکتریکی متغیر در طول دستگاه می شود که بدین معناست که احتمال اشغال موقعیت های مختلف توسط الکترون ها در طول دستگاه متغیر است. به این حالت محدودسازی چاه کوانتوم چندگانه یک بعدی گفته می شود که سبب جدا شدن نوار انرژی های مجاز به تعدادی زیرنوار الکترونیک گسسته می شود. با طراحی مناسب ضخامت لایه ها، امکان آن وجود دارد که وارون سازی جمعیتی را که مورد نیاز برای تابش لیزر است، بین دو زیرنوار در سیستم مهندسی کرد. از آنجا که موقعیت سطوح انرژی در سیستم در درجه اول توسط ضخامت لایه و نه جنس ماده تعیین می شود، امکان آن وجود دارد که طول موج QCLها را در یک دامنه گسترده در یک سیستم ماده یکسان تنظیم کرد.
wiki: لیزر آبشار کوانتومی