• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Kwantowy laser kaskadowy



    Podstrony: 1 [2] [3] [4]
    Przeczytaj także...
    Napięcie elektryczne – różnica potencjałów elektrycznych między dwoma punktami obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego. Symbolem napięcia jest U. Napięcie elektryczne jest to stosunek pracy wykonanej podczas przenoszenia ładunku elektrycznego między punktami, dla których określa się napięcie, do wartości tego ładunku. Wyraża to wzórAntymon (Sb, łac. stibium) – pierwiastek chemiczny z grupy metaloidów. Występuje w czterech odmianach alotropowych: antymon żółty, srebrzystobiały antymon metaliczny, antymon czarny i antymon wybuchowy. Znany jest od starożytności.

    Kwantowy laser kaskadowy (ang. quantum cascade laser, QCL) — rodzaj unipolarnego lasera półprzewodnikowego, emitującego promieniowanie w zakresie od średniej do dalekiej podczerwieni.

    Historia[ | edytuj kod]

    Teoretyczna możliwość zbudowania QCL została opisana w 1971 przez radzieckich uczonych Kazarinowa i Surisa, natomiast pierwsza praktyczna realizacja działającego przyrządu nastąpiła dopiero w 1994. Laser ten został zaprezentowany przez grupę Federico Capasso z laboratorium Bella. Od tamtego czasu nastąpił gwałtowny wzrost zainteresowania takimi urządzeniami, co zaowocowało wieloma podejściami do ich realizacji.

    Mechanika kwantowa (teoria kwantów) – teoria praw ruchu obiektów świata mikroskopowego. Poszerza zakres mechaniki na odległości czasoprzestrzenne i energie, dla których przewidywania mechaniki klasycznej nie sprawdzały się. Opisuje przede wszystkim obiekty o bardzo małych masach i rozmiarach - np. atom, cząstki elementarne itp. Jej granicą dla średnich rozmiarów lub średnich energii czy pędów jest mechanika klasyczna.Foton (gr. φως – światło, w dopełniaczu – φοτος, nazwa stworzona przez Gilberta N. Lewisa) jest cząstką elementarną, nie posiadającą ładunku elektrycznego ani momentu magnetycznego, o masie spoczynkowej równej zero (m0 = 0), liczbie spinowej s = 1 (fotony są zatem bozonami). Fotony są nośnikami oddziaływań elektromagnetycznych, a ponieważ wykazują dualizm korpuskularno-falowy, są równocześnie falą elektromagnetyczną.

    Pierwszy QCL w Polsce został wytworzony w Instytucie Technologii Elektronowej w 2009. Emitował on fale o długości 9μm, pracował w temperaturze 77K, a jego warstwa aktywna składała się ze stopu AlGaAs/GaAs.

    Zasada działania[ | edytuj kod]

    W przeciwieństwie do zwykłego lasera półprzewodnikowego, QCL jest unipolarny, czyli źródłem promieniowania jest jeden typ nośników: elektrony. Mimo teoretycznej możliwości oparcia emisji na dziurach, jak dotąd nikomu nie udało się jej wykorzystać w praktyce.

    W materiale półprzewodnikowym nośniki zajmują dwa pasma energetyczne: walencyjne, w którym znajdują się elektrony o niskiej energii oraz przewodnictwa, do którego trafiają elektrony wysokoenergetyczne. Pomiędzy tymi pasmami istnieje jeszcze tzw. pasmo wzbronione, w którym nie ma stanów dozwolonych, które mogłyby zająć elektrony – jest ono zatem puste. Emisja promieniowania w laserze półprzewodnikowym zachodzi, gdy elektron z pasma przewodnictwa rekombinuje z dziurą z pasma walencyjnego. Powstaje wtedy foton o energii określonej przez przerwę wzbronioną.

    Stop metali (dawniej także: aliaż) – tworzywo o właściwościach metalicznych, w którego strukturze metal jest osnową, a poza nim występuje co najmniej jeden dodatkowy składnik, zwany dodatkiem stopowym. Dodatki są wprowadzane w celu poprawienia wytrzymałościowych właściwości materiału. Zwykle pogarszają plastyczność, przewodnictwo elektryczne, przewodnictwo cieplne. Często zmniejszają również odporność na korozję.Laser półprzewodnikowy – nazywany również laserem diodowym lub diodą laserową - laser, którego obszarem czynnym jest półprzewodnik. Najczęściej laser półprzewodnikowy ma postać złącza p-n w którym obszar czynny jest pompowany przez przepływający przez złącze prąd elektryczny. Są to najbardziej perspektywiczne lasery z punktu widzenia ich zastosowań w fotonice ze względu na małe wymiary, dość wysokie moce, łatwość modulacji prądem sterującym o wysokiej częstotliwości (rzędu gigaherców) i możliwość uzyskania promieniowania od pasma bliskiej podczerwieni (diody laserowe dla telekomunikacji światłowodowej) do skraju fioletowego pasma widzialnego.

    W QCL stosuje się supersieć, czyli periodyczną strukturę złożoną z różnych półprzewodników lub ich stopów. Oznacza to, że w całej tej strukturze występuje zmienny potencjał elektryczny, zatem elektron może znajdować się w poszczególnych warstwach z różnym prawdopodobieństwem. Zgodnie z prawami mechaniki kwantowej, w obiekcie takim nastąpi rozszczepienie pasm energetycznych na wiele dyskretnych podpasm.

    Światłowód – przezroczysta struktura (włóknista, warstwowa lub paskowa), w której odbywa się propagacja światła.Temperatura – jedna z podstawowych wielkości fizycznych (parametrów stanu) w termodynamice. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.

    Standardowy QCL składa się z dwóch obszarów: aktywnego oraz relaksacji/wstrzykiwania (ang. relaxation/injector region). W obszarze aktywnym, złożonym z kilku studni kwantowych, wyróżnia się trzy poziomy energetyczne: wyższy (ang. upper laser state), niższy (ang. lower laser state) oraz podstawowy (ang. ground state). Elektron spada z wyższego poziomu na niższy, jednocześnie tunelując do kolejnej studni. Jest to przejście promieniste, czyli towarzyszy mu emisja fotonu o energii równej różnicy energii pomiędzy podpasmami. W kolejnym etapie nośnik spada do stanu podstawowego studni, tym razem niepromieniście – energia zostaje wypromieniowana w postaci fononu. Obszar relaksacji ma za zadanie przyjąć elektron ze stanu podstawowego obszaru aktywnego i zapewnić, że zostanie on wstrzyknięty na wyższy stan kolejnego obszaru aktywnego.

    Polska, Rzeczpospolita Polska – państwo unitarne w Europie Środkowej, położone między Morzem Bałtyckim na północy a Sudetami i Karpatami na południu, w dorzeczu Wisły i Odry. Powierzchnia administracyjna Polski wynosi 312 679 km², co daje jej 70. miejsce na świecie i dziewiąte w Europie. Zamieszkana przez ponad 38,5 miliona ludzi, zajmuje pod względem liczby ludności 34. miejsce na świecie, a szóste w Unii Europejskiej.Pasmowa teoria przewodnictwa elektrycznego – kwantowomechaniczna teoria opisująca przewodnictwo elektryczne. W przeciwieństwie do teorii klasycznej punktem wyjścia w tej teorii jest statystyka Fermiego-Diraca i falowa natura elektronów. Najważniejszym pojęciem tej teorii jest pasmo energetyczne - jest to przedział energii, jaką mogą posiadać elektrony w przewodniku. Istnienie ciągłego widma energetycznego jest związane z oddziaływaniem na siebie poszczególnych atomów (jest to zbiór bardzo blisko położonych widm liniowych), natomiast występowanie obszarów zabronionych wynika z warunków nakładanych na periodyczność funkcji falowej elektronów.

    Ważnym elementem QCL jest przyłożone napięcie elektryczne – to właśnie ono sprawia, że laser można przedstawić jako kaskadę, a elektrony przemieszczają się w jedną stronę (w tę o niższym potencjale).

    Podstrony: 1 [2] [3] [4]




    Warto wiedzieć że... beta

    Prawdopodobieństwo – ogólne określenie jednego z wielu pojęć służących modelowaniu doświadczenia losowego poprzez przypisanie poszczególnym zdarzeniom losowym liczb, zwykle z przedziału jednostkowego (w zastosowaniach często wyrażanych procentowo), wskazujących szanse ich zajścia. W rozumieniu potocznym wyraz „prawdopodobieństwo” odnosi się do oczekiwania względem rezultatu zdarzenia, którego wynik nie jest znany (niezależnie od tego, czy jest ono w jakimś sensie zdeterminowane, miało miejsce w przeszłości, czy dopiero się wydarzy); w ogólności należy je rozumieć jako pewną miarę nieprzewidywalności.
    Instytut Technologii Elektronowej mieści się w Warszawie. Ma dwa oddziały w Piasecznie i w Krakowie. Zatrudnia ponad 300 pracowników, w tym 9 profesorów i 12 doktorów habilitowanych oraz kilkudziesięciu doktorów specjalizujących się w elektronice, fizyce, chemii i inżynierii materiałowej.
    mikro – przedrostek jednostki miary w układzie SI, oznaczający mnożnik 0,000 001 = 10 (jedna milionowa). Do oznaczenia symbolu używa się greckiej litery my (μ). Prefiks pochodzi od greckiego μικρός (mikros), oznaczającego coś bardzo małego.
    Bell Telephone Laboratories lub w skrócie Bell Labs – oddział badawczy i wdrożeniowy telekomunikacyjnej korporacji amerykańsko-francuskiej Alcatel-Lucent.
    Metr – jednostka podstawowa długości w układach: SI, MKS, MKSA, MTS, oznaczenie m. Metr został zdefiniowany 26 marca 1791 roku we Francji w celu ujednolicenia jednostek odległości. W myśl definicji zatwierdzonej przez XVII Generalną Konferencję Miar i Wag w 1983 jest to odległość, jaką pokonuje światło w próżni w czasie 1/299 792 458 s.
    Politechnika Federalna w Zurychu (niem. Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, ETHZ) – politechnika założona w 1854 w Zurychu.
    Atmosfera — gazowa powłoka otaczająca planetę o masie wystarczającej do utrzymywania wokół siebie warstwy gazów w wyniku działania grawitacji. Ta definicja stosuje się do planet skalistych i księżyców. W przypadku gazowych olbrzymów, takich jak Jowisz, oraz gwiazd (por. atmosfera słoneczna) terminem atmosfery określa się tylko zewnętrzne (przezroczyste) warstwy gazowej powłoki, z których promieniowanie dociera bezpośrednio do obserwatora.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.036 sek.