حال ہی میں، Ruichuang ریسرچ انسٹی ٹیوٹ اور Ruichuang Photonics ٹیم نے درمیانی اورکت انٹربینڈ کیسکیڈ لیزر (ICL) کی تحقیق میں اہم پیش رفت کی ہے۔ ٹیم نے ایک سے زیادہ حوصلہ افزا طول موجوں کے ساتھ اعلیٰ کارکردگی، کمرے کے درجہ حرارت کے مسلسل آپریشن انٹر بینڈ کیسکیڈ لیزرز کی ایک سیریز کو محسوس کیا ہے، اور InAs سبسٹریٹس پر انٹر بینڈ کاسکیڈ لیزر مواد کو اگانے کے لیے مالیکیولر بیم ایپیٹیکسی کے ساتھ مل کر، اور کمرے کے ساتھ تنگ ریز والے آلات تیار کیے ہیں۔ درجہ حرارت کی حوصلہ افزائی طول موج 4.6 μm کے قریب ہے۔ کمرے کے درجہ حرارت کی اتیجیت طول موج 4.6μm اور 5.2μm کے قریب ہے۔
یہ اطلاع دی جاتی ہے کہ زیادہ تر انٹر بینڈ کیسکیڈ لیزرز GaSb سبسٹریٹس پر اگائے جاتے ہیں، جبکہ Ruichuang کی ٹیم کے ذریعہ رپورٹ کردہ انٹر بینڈ کاسکیڈ لیزرز InAs سبسٹریٹس پر اگائے جاتے ہیں، جس میں ویو گائیڈ کلیڈنگ ایک InAs/AlSb سپرلیٹس اور ایک انتہائی ڈوپڈ InAs پرت پر مشتمل ہوتی ہے۔ عام GaSb پر مبنی انٹر بینڈ کیسکیڈ لیزرز کے مقابلے میں، InAs پر مبنی انٹر بینڈ لیزرز میں طویل طول موج (مثلاً، 4.5 μm سے زیادہ) پر موجودہ کثافت کی حد کم ہوتی ہے۔
(a) 4.6 μm طول موج، 2 ملی میٹر گہا کی لمبائی، اور 20 ڈگری اور 64 ڈگری کے درمیان 10 μm رج کی چوڑائی والے آلے کا مسلسل حوصلہ افزائی کا سپیکٹرا؛
(b) 20 ڈگری -64 ڈگری کے درمیان ایک ہی ڈیوائس کے مسلسل کرنٹ وولٹیج پاور کے منحنی خطوط
4.6 μm طول موج پر انٹر بینڈ کیسکیڈ لیزر کے لیے، براڈ رج ڈیوائس کی کمرے کے درجہ حرارت کی نبض کی حد موجودہ کثافت 292 A/cm2 ہے؛ ایک 2-ملی میٹر گہا کی لمبائی اور 10-μm رج کی چوڑائی کے ساتھ تنگ ریز ڈیوائس کا مسلسل آپریٹنگ درجہ حرارت 64 ڈگری تک ہوتا ہے اور کمرے کے درجہ حرارت کی آؤٹ پٹ پاور 20 میگاواٹ ہوتی ہے۔ یہ اسی طرح کی طول موج پر اب تک کا سب سے زیادہ مسلسل آپریٹنگ درجہ حرارت ہے۔ 5.2 μm کی طول موج پر ایک انٹر بینڈ کیسکیڈ لیزر کے لیے، کمرے کے درجہ حرارت کی پلس تھریشولڈ کرنٹ کثافت 306 A/cm2 ہے، جب کہ تنگ ریج ڈیوائس کی جس کی لمبائی 2 ملی میٹر اور ایک رج ہے۔ 10 μm کی چوڑائی 41 ڈگری کے زیادہ سے زیادہ مسلسل آپریٹنگ درجہ حرارت تک پہنچ جاتی ہے، کمرے کے درجہ حرارت کی پیداوار کی طاقت 10 میگاواٹ کے ساتھ، جہاں تھریشولڈ کرنٹ کثافت اسی طرح کی طول موج پر سب سے کم رپورٹ کی جاتی ہے۔
متعلقہ کاغذ "InAs-based انٹربینڈ کیسکیڈ لیزر کا اعلی درجہ حرارت مسلسل لہر کا آپریشن" (DOI: 10.1063/5.0171089) اور "InAs-based انٹربینڈ کاسکیڈ لیزر کمرے کے درجہ حرارت سے اوپر مسلسل لہر میں 5.17 μm پر کام کرتا ہے" (10.1109/LP. 2023.3335856) بالترتیب اپلائیڈ فزکس لیٹرز اور IEEE فوٹوونکس ٹیکنالوجی لیٹرز میں شائع ہوا۔
(a) 5.2 μm طول موج، 2 ملی میٹر گہا کی لمبائی، اور 10 μm رج کی چوڑائی 15 ڈگری اور 41 ڈگری کے درمیان والے آلے کا مسلسل حوصلہ افزائی کا سپیکٹرا؛
(b) 15 ڈگری اور 41 ڈگری کے درمیان ایک ہی ڈیوائس کے مسلسل کرنٹ وولٹیج پاور کروز۔
انٹر بینڈ کاسکیڈ لیزر جوش پیدا کرنے کے لیے انرجی بینڈ انجینئرنگ اور کوانٹم میکانکس پر مبنی ہے، جس میں اعلیٰ تکنیکی مواد اور بہت سی ترقی کی مشکلات ہیں، جو نینو اور کوانٹم ڈیوائسز کی قومی بنیادی ٹیکنالوجی کا ایک اہم مجسمہ ہے، اور اب اسے ایک اہم وسط کے طور پر درج کیا گیا ہے۔ کوانٹم کاسکیڈ لیزر (QCL) کے ساتھ مل کر انفراریڈ لیزر کا ذریعہ، جس میں ماحولیاتی نگرانی، صنعتی کنٹرول، طبی تشخیص اور خالی جگہ مواصلات جیسے شعبوں میں اہم ایپلی کیشنز اور قدر ہے۔ ماحولیاتی نگرانی، صنعتی کنٹرول، طبی تشخیص اور خالی جگہ مواصلات کے شعبوں میں اس کی درخواست کی اہمیت اور سائنسی اہمیت ہے۔
انٹر بینڈ کیسکیڈ لیزر کا اصل تصور سب سے پہلے 1994 میں اوکلاہوما یونیورسٹی کے پروفیسر روئکنگ یانگ (روئی کیو یانگ) نے پیش کیا تھا، اور بنیادی طور پر قریب جالی سے مماثل InAs/GaSb/AlSb تھری فائیو میٹریل سسٹم کی تعمیر کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ، اور زیادہ تر فعال خطہ InAs/GaInSb دو قسم کے کوانٹم ویلز ہیں، جو وسط اورکت سے لے کر دور اورکت تک طول موج کی حد کا احاطہ کر سکتے ہیں۔ یہ صلاحیت وسط اورکت سے لے کر دور اورکت تک طول موج کی حد کا احاطہ کر سکتی ہے۔
انٹر بینڈ کاسکیڈ لیزرز روایتی سیمی کنڈکٹر ڈائیوڈ لیزرز اور کوانٹم کیسکیڈ لیزرز کے فوائد کو یکجا کرتے ہیں، اور کوانٹم کاسکیڈ لیزرز کے مقابلے میں کم تھریشولڈ پاور ڈینسٹی اور تھریشولڈ کرنٹ کثافت رکھتے ہیں جو وسط اورکت طول موج کی حد کو بھی احاطہ کرتے ہیں، اور یہ انتہائی کم بجلی کی کھپت کا بہت اہم فائدہ ہے۔ کچھ ایپلی کیشنز میں جن کے لیے پورٹیبل اور بیٹری سے چلنے والے آلات کی ضرورت ہوتی ہے۔
اس وقت، عالمی انٹربینڈ جھرن لیزر مارکیٹ اب بھی غیر ملکی کمپنیوں کا غلبہ ہے، اور گھریلو مارکیٹ اب بھی صنعتی ترقی کے ابتدائی مرحلے میں ہے۔ اس مقالے میں بتائے گئے دو کام اس بات کی نشاندہی کرتے ہیں کہ Ruichuang Photonics epitaxial ڈیزائن اور انٹر بینڈ کیسکیڈ لیزرز کے آلے کی تیاری کے متعدد پہلوؤں میں ایک اعلی تکنیکی سطح پر پہنچ گیا ہے، اور ایک ایسا ادارہ بن گیا ہے جس نے اعلیٰ کارکردگی والے انٹربینڈ کیسکیڈ لیزرز کی ٹیکنالوجی میں مہارت حاصل کر لی ہے۔ یہ کام سنگل موڈ ٹیون ایبل ڈی ایف بی انٹر بینڈ کیسکیڈ لیزرز کی ترقی اور بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے بھی ایک ٹھوس بنیاد رکھتا ہے۔
