لیزر نیمرسانای آبشاری میان باند (Interband Cascade Laser - ICL)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر نیمرسانای آبشاری میان باند (Interband Cascade Laser - ICL) :
Interband Cascade Laser (ICL) یک نوع لیزر نیمه هادی است که ترکیبی از ویژگی های لیزرهای آبشار کوانتومی (QCL) و لیزرهای معمولی بین نوار (interband) را داراست. در ICL، گسیل از طریق بازترکیب بین نوار (الکترون از نوار رسانش به نوار ظرفیت) انجام می شود (مانند لیزرهای معمولی)، اما ساختار آن به صورت آبشاری از چاه های کوانتومی نوع II طراحی شده است (مانند QCL). این طراحی منجر به کاهش چشمگیر جریان آستانه و مصرف توان در مقایسه با QCLها در محدوده طول موج ۳-۶ میکرون می شود. ICLها برای کاربردهای قابل حمل و کم مصرف در این محدوده طیفی بسیار جذاب هستند.
مکانیزم: ICL از یک آبشار از چاه های کوانتومی نوع II (معمولا بر پایه آنتیمونید مانند InAs/GaInSb) تشکیل شده است. در هر پله، یک ناحیه بازترکیب بین نوار (که در آن الکترون ها و حفره ها در لایه های مجاور محصور شده و بازترکیب می شوند) و یک ناحیه تزریق (که الکترون ها را به پله بعدی هدایت می کند) وجود دارد. الکترون ها پس از بازترکیب در یک پله، از طریق تونل زنی به پله بعدی رفته و دوباره بازترکیب می کنند. این فرایند آبشاری باعث می شود که یک الکترون بتواند چندین فوتون تولید کند (بازده کوانتومی چندگانه). طول موج گسیل با تنظیم ضخامت لایه ها و ترکیب مواد قابل کنترل است.
مزایای ICL نسبت به QCL در محدوده ۳-۶ میکرون: جریان آستانه بسیار پایین تر (چند ده میلی آمپر)، توان مصرفی کمتر (مناسب برای سیستم های باتری خور)، و بازده توان بالاتر. آنها می توانند در دمای اتاق به صورت پیوسته کار کنند. معایب: محدوده طول موج محدودتر به ۳-۶ میکرون (در حالی که QCL می تواند تا تراهرتز نیز کار کند).
کاربردهای ICL: طیف سنجی گازهای کمیاب (مانند متان، اتان، فرمالدهید) در محدوده ۳-۶ میکرون برای تشخیص نشت گاز، پایش محیط زیست، پزشکی (تست تنفس)، و صنعت. آنها به دلیل مصرف توان پایین، برای ساخت حسگرهای قابل حمل و ماهواره ای ایده آل هستند. ICLها یک فناوری نسبتا جدید و رو به رشد هستند.
