اختراع لیزر چاه کوانتومی

اختراع لیزر چاه کوانتومی

پس از این که این آزمایش واقعیت سطوح انرژی چاه کوانتومی پیش بینی شده را نشان داد، هنری سعی کرد به یک کاربرد فکر کند. او متوجه شد که ساختار چاه کوانتومی چگالی حالت‌های نیمه‌رسانا را تغییر می‌دهد و منجر به یک لیزر نیمه‌رسانا بهبود یافته می‌شود که به الکترون‌ها و حفره‌های الکترونی کمتری برای رسیدن به آستانه لیزری نیاز دارد. همچنین، او متوجه شد که طول موج لیزر را می توان صرفاً با تغییر ضخامت لایه های نازک چاه کوانتومی تغییر داد، در حالی که در لیزر معمولی تغییر در طول موج مستلزم تغییر در ترکیب لایه است. او استدلال کرد که چنین لیزری در مقایسه با لیزرهای ناهمساختار دوتایی استاندارد که در آن زمان ساخته می‌شدند، ویژگی‌های عملکردی برتری دارد.

دینگل و هنری حق اختراعی را در مورد این نوع جدید از لیزر نیمه هادی دریافت کردند که شامل یک جفت لایه باند پهن است که یک ناحیه فعال بین آنها قرار گرفته است، که در آن "لایه های فعال به اندازه کافی نازک هستند (مثلاً حدود 1 تا 50 نانومتر) تا کوانتوم را جدا کنند. این لیزرها با تغییر ضخامت لایه‌های فعال قابلیت تنظیم طول موج را نشان می‌دهند. همچنین امکان کاهش آستانه ناشی از تغییر چگالی حالت‌های الکترونی توضیح داده شده است. این حق اختراع در 21 سپتامبر 1976 با عنوان "اثرات کوانتومی در لیزرهای ناهمسان"، ثبت اختراع ایالات متحده به شماره 3،982،207 صادر شد.[7]

لیزرهای چاه کوانتومی به الکترون ها و حفره های کمتری برای رسیدن به آستانه نسبت به لیزرهای ناهمساختار دوتایی معمولی نیاز دارند. یک لیزر کوانتومی خوب طراحی شده می تواند جریان آستانه بسیار پایینی داشته باشد.

علاوه بر این، از آنجایی که راندمان کوانتومی (فوتون‌ها به ازای هر الکترون ورودی) تا حد زیادی توسط جذب نوری توسط الکترون‌ها و حفره‌ها محدود می‌شود، بازده کوانتومی بسیار بالایی را می‌توان با لیزر چاه کوانتومی به دست آورد.

برای جبران کاهش ضخامت لایه فعال، اغلب از تعداد کمی چاه کوانتومی یکسان استفاده می شود. این لیزر چاه چند کوانتومی نامیده می شود.