LSERES DE CASCADA CUNTICA QUANTUM CASCADE LASER QCL

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LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA QUANTUM CASCADE LASER (QCL) Laser de Cascada Cuántica Instituto Nacional

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA QUANTUM CASCADE LASER (QCL) Laser de Cascada Cuántica Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica Ciclo de Seminarios de Física de Láseres David Romero Antequera 2 do. Término Maestría en Óptica México, Puebla. 2007

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA • El láser de QCL fue logrado en 1994 en

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA • El láser de QCL fue logrado en 1994 en los laboratorios de Bell por Capasso, Alfred Cho y sus colaboradores. • Este láser es de alta potencia y puede emitir la luz sobre una amplia gama del espectro electromágnetico. • La estructura cristalina de un laser de QCL contiene hasta 1000 capas que se alternan entre dos diversos semiconductores. Alfred Y Cho • Adaptando el grueso de estas capas, la longitud de onda del láser se puede variar a través de una gama sin precedente usando la misma combinación de materiales. Federico Capasso *La idea originalmente fue planteada por Kazarinov y Suris (1971)

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Láseres de semiconductor comunes Los electrones de la banda de

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Láseres de semiconductor comunes Los electrones de la banda de conducción se recombinan con los huecos en la banda de valencia, emitiendo un fotón en el proceso www. wtec. org/loyola/nano/05_04. htm

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Concepto original y predicción teórica § Niveles de energía de

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Concepto original y predicción teórica § Niveles de energía de los electrones en pozos cuánticos fuertemente dependientes del grosor de las capas § Fotones láser creados por saltos de los electrones entre los niveles de energía (por lo tanto la longitud de onda se determina al elegir el grosor de las capas ) § Muchos fotones se crean por brincos en cascadas a través de los diferentes posos cuánticos.

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Inyectores, minigaps y minibandas

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Inyectores, minigaps y minibandas

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA

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LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Ventajas en comparación con Láseres de Semiconductor Tradicionales Semiconductores Tradicionales

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Ventajas en comparación con Láseres de Semiconductor Tradicionales Semiconductores Tradicionales Quantum Cascade Laser La interacción electrón-hueco se agota en cada emisión Los pozos cuánticos no se agontan por emisión de fotones Se basan en una interacción que emite un sólo fotón. Requiere dos portadores Se basan en un sólo tipo de portadores. Pueden emitirse muchos fotones por electrón La longitud de onda se determina por el gap de energía del material. Diferentes longitudes de onda requieren de materiales diferentes La longitud de onda depende del ancho de las capas. Se pueden conseguir una variedad inmensa de longitudes de onda utilizando los mismos materiales.

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Ancho del rango de longitudes de onda de un láser

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Ancho del rango de longitudes de onda de un láser QCL. El láser QCL cubre completamente el infrarojomedio (3. 4 -17μm) por adaptación del grueso de las capas de el mismo material.

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Alta potencia pico al aumentar el número de pasos M.

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Alta potencia pico al aumentar el número de pasos M. Razeghi, S. Slivken. Jour. Kor. Phys. Soc. 42, S 637 (2003)

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Laser CW • • H. Page. SPIE Europe Symposium (2005)

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Laser CW • • H. Page. SPIE Europe Symposium (2005) 5. 2 mm 1. 5 mm de largo 12 mm de ancho Temperatura máxima: 20°C (115 K)

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Guías de onda M. Razeghi, S. Slivken. Jour. Kor. Phys.

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Guías de onda M. Razeghi, S. Slivken. Jour. Kor. Phys. Soc. 42, S 637 (2003)

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Aplicaciones: Evaluación de Transporte Aéreo

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Aplicaciones: Evaluación de Transporte Aéreo

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA

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LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Más Aplicaciones • Monitoreo de Procesos Industriales • Contaminación en

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA Más Aplicaciones • Monitoreo de Procesos Industriales • Contaminación en líneas de fabricación de semiconductores • Procesamiento de alimentos • Diagnósticos de combustiones • Aplicaciones Médicas • Diagnósticos médicos • Contaminantes Biológicos • Detección de drogas o explosivos • Detección de agentes biológicos • Telecomunicaciones

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA CONCLUSIONES • Los láseres de cascada cuántica presentan una excelente

LÁSERES DE CASCADA CUÁNTICA CONCLUSIONES • Los láseres de cascada cuántica presentan una excelente alternativa para el mediano infrarrojo. • El proceso se basa en utilizar un electrón para producir muchos fotones en un ciclo. • La variedad de longitudes de onda que pueden emitirse con un mismo material representan una enorme ventaja. • Puede emitirse a temperaturas ambiente, con altas potencias y eficiencias relativamente altas. • Hay tantas posibles aplicaciones que le convierte en un área interesante de tecnología. • A nivel teórico, experimental y de ingeniería, queda mucha tela por cortar.