Afastando-se das abordagens padrão de modelocking, uma equipe de pesquisadores liderada pelos professores Giacomo Scalari e Jerome Faist no Departamento de Física da ETH Zurique, e pelo professor Christian Jirauschek da Universidade Técnica de Munique, criou um laser semicondutor monolítico modelocked com uma taxa de repetição contínua e amplamente ajustável de 4 a 16 GHz. E, curiosamente, sua abordagem deve funcionar para outros lasers semicondutores e comprimentos de onda de emissão de laser.
Para conseguir isso, os pesquisadores usaram um laser quântico em cascata (QCL) de terahertz (THz) para produzir pentes de frequência coerentes. Embora seja bem sabido que QCLs THz podem ser usados para gerar pentes, o recente desenvolvimento da equipe de QCLs THz planarizados com propriedades de micro-ondas aprimoradas os encorajou a explorar a forte modulação da cavidade do laser usando microondas externas-e eles descobriram vários novos regimes de operação de laser semicondutor.
"Nosso dispositivo é baseado em um QCL THz planarizado. Seu material de região ativa consiste em uma superrede de arsenieto de gálio (GaAs)/arsenieto de gálio e alumínio (AlGaAs), wafer-ligado a um substrato portador de GaAs", explica Urban Senica, que na época era Ph.D. estudante da ETH Zurique, mas agora é pós-doutorado no Laboratório de Óptica em Nanoescala da Universidade de Harvard. "Usando fotolitografia e gravação a seco, um guia de ondas de crista ativo é definido e subsequentemente planarizado com o polímero de baixa-perda benzociclobuteno (BCB). Um guia de ondas é imprensado verticalmente entre duas camadas de metalização estendidas, que confinam os modos óptico e de microondas e atuam como contatos elétricos para polarizar o dispositivo a laser. "
Para conseguir isso, os pesquisadores usaram um laser quântico em cascata (QCL) de terahertz (THz) para produzir pentes de frequência coerentes. Embora seja bem sabido que QCLs THz podem ser usados para gerar pentes, o recente desenvolvimento da equipe de QCLs THz planarizados com propriedades de micro-ondas aprimoradas os encorajou a explorar a forte modulação da cavidade do laser usando microondas externas-e eles descobriram vários novos regimes de operação de laser semicondutor.
"Nosso dispositivo é baseado em um QCL THz planarizado. Seu material de região ativa consiste em uma superrede de arsenieto de gálio (GaAs)/arsenieto de gálio e alumínio (AlGaAs), wafer-ligado a um substrato portador de GaAs", explica Urban Senica, que na época era Ph.D. estudante da ETH Zurique, mas agora é pós-doutorado no Laboratório de Óptica em Nanoescala da Universidade de Harvard. "Usando fotolitografia e gravação a seco, um guia de ondas de crista ativo é definido e subsequentemente planarizado com o polímero de baixa-perda benzociclobuteno (BCB). Um guia de ondas é imprensado verticalmente entre duas camadas de metalização estendidas, que confinam os modos óptico e de microondas e atuam como contatos elétricos para polarizar o dispositivo a laser. "
Comunicações, espectroscopia e aplicações de detecção à frente
Graças aos seus lasers modelados contínuos e amplamente ajustáveis, existem muitas aplicações potenciais para comunicações, espectroscopia e detecção. “Para o domínio do tempo, o trem de pulsos coerente pode ser sincronizado com um sinal de micro-ondas externo arbitrário ou uma linha de atraso sintonizável”, diz Senica. "Para o domínio da frequência, o espaçamento do modo sintonizável dentro do pente de frequência pode fechar quaisquer lacunas espectrais."
Na verdade, Senica e colegas já demonstraram um experimento de espectroscopia de absorção que exigia apenas um detector de intensidade simples,-em vez de um instrumento espectrômetro-de mesa.
“Acreditamos que nossa abordagem também será relativamente simples de implementar com outros tipos de lasers semicondutores nas regiões infravermelha e visível do espectro eletromagnético e abrirá caminho para uma ampla variedade de aplicações”, diz Senica. "Um aspecto importante será a otimização das propriedades de micro-ondas, juntamente com o empacotamento avançado de tais dispositivos."
