في خروج عن مناهج النمذجة القياسية، قام فريق من الباحثين بقيادة البروفيسور جياكومو سكالاري وجيروم فايست في قسم الفيزياء في ETH زيوريخ، والبروفيسور كريستيان جيراوتشيك في الجامعة التقنية في ميونيخ، بإنشاء ليزر أشباه الموصلات المتجانسة مع معدل تكرار قابل للضبط بشكل مستمر وعلى نطاق واسع من 4 إلى 16 جيجا هرتز. ومن المثير للاهتمام أن نهجهم يجب أن ينجح مع أجهزة ليزر أشباه الموصلات الأخرى والأطوال الموجية لانبعاث الليزر.
ولتحقيق ذلك، استخدم الباحثون ليزر تيراهيرتز (THz) الكمي المتتالي (QCL) لإنتاج أمشاط ترددية متماسكة. في حين أنه من المعروف أنه يمكن استخدام وحدات T هرتز QCL لإنشاء أمشاط، فإن التطوير الأخير للفريق لوحدات T هرتز QCL المستوية مع خصائص الموجات الصغرية المحسنة شجعهم على استكشاف التعديل القوي لتجويف الليزر باستخدام الموجات الدقيقة الخارجية -واكتشفوا العديد من الأنظمة الجديدة لتشغيل ليزر أشباه الموصلات.
يوضح أوربان سينيكا، الذي كان في ذلك الوقت حاصلًا على درجة الدكتوراه: "يعتمد جهازنا على T هرتز QCL مستوٍ. وتتكون مادة المنطقة النشطة الخاصة به من شبكة فائقة من زرنيخيد الغاليوم (GaAs)/زرنيخيد الغاليوم الألومنيوم (AlGaAs)، ورقاقة - مرتبطة بركيزة حاملة GaAs". طالب في ETH زيورخ ولكنه الآن زميل ما بعد الدكتوراه في مختبر جامعة هارفارد للبصريات النانوية. "باستخدام الطباعة الحجرية الضوئية والحفر الجاف، يتم تعريف دليل موجي نشط ومن ثم يتم تخطيطه باستخدام بوليمر البنزوسيكلوبوتين (BCB) منخفض الخسارة-. يتم وضع الدليل الموجي عموديًا بين طبقتين معدنيتين ممتدتين، مما يحصر الوضع البصري والميكروويف ويعمل كاتصالات كهربائية لتحيز جهاز الليزر."
ولتحقيق ذلك، استخدم الباحثون ليزر تيراهيرتز (THz) الكمي المتتالي (QCL) لإنتاج أمشاط ترددية متماسكة. في حين أنه من المعروف أنه يمكن استخدام وحدات T هرتز QCL لإنشاء أمشاط، فإن التطوير الأخير للفريق لوحدات T هرتز QCL المستوية مع خصائص الموجات الصغرية المحسنة شجعهم على استكشاف التعديل القوي لتجويف الليزر باستخدام الموجات الدقيقة الخارجية -واكتشفوا العديد من الأنظمة الجديدة لتشغيل ليزر أشباه الموصلات.
يوضح أوربان سينيكا، الذي كان في ذلك الوقت حاصلًا على درجة الدكتوراه: "يعتمد جهازنا على T هرتز QCL مستوٍ. وتتكون مادة المنطقة النشطة الخاصة به من شبكة فائقة من زرنيخيد الغاليوم (GaAs)/زرنيخيد الغاليوم الألومنيوم (AlGaAs)، ورقاقة - مرتبطة بركيزة حاملة GaAs". طالب في ETH زيورخ ولكنه الآن زميل ما بعد الدكتوراه في مختبر جامعة هارفارد للبصريات النانوية. "باستخدام الطباعة الحجرية الضوئية والحفر الجاف، يتم تعريف دليل موجي نشط ومن ثم يتم تخطيطه باستخدام بوليمر البنزوسيكلوبوتين (BCB) منخفض الخسارة-. يتم وضع الدليل الموجي عموديًا بين طبقتين معدنيتين ممتدتين، مما يحصر الوضع البصري والميكروويف ويعمل كاتصالات كهربائية لتحيز جهاز الليزر."
تطبيقات الاتصالات والتحليل الطيفي والاستشعار في المستقبل
بفضل أجهزة الليزر النموذجية القابلة للضبط بشكل مستمر وعلى نطاق واسع، هناك العديد من التطبيقات المحتملة للاتصالات والتحليل الطيفي والاستشعار. يقول سينيكا: "بالنسبة للمجال الزمني، يمكن مزامنة قطار النبض المتماسك مع إشارة ميكروويف خارجية عشوائية أو خط تأخير قابل للضبط". "بالنسبة لمجال التردد، يمكن لتباعد الوضع القابل للضبط داخل مشط التردد إغلاق أي فجوات طيفية."
في الواقع، أظهر سينيكا وزملاؤه بالفعل تجربة مطياف الامتصاص التي لا تتطلب سوى كاشف شدة بسيط-بدلاً من أداة مطياف بحجم الطاولة-.
يقول سينيكا: "نعتقد أن نهجنا سيكون واضحًا نسبيًا أيضًا للتنفيذ مع أنواع أخرى من ليزر أشباه الموصلات عبر المناطق تحت الحمراء والمرئية من الطيف الكهرومغناطيسي، وسيمهد الطريق لمجموعة واسعة من التطبيقات". "أحد الجوانب المهمة هو تحسين خصائص الميكروويف، إلى جانب التغليف المتقدم لهذه الأجهزة."
