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양자 캐스케이드 레이저의 단파장화 및 장파장화 기술

전문가 제언: ○ 최근에 반도체 레이저 기술뿐만 아니라 양자 레이저 기술에 관한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다. 양자 레이저 기술 분야에서는 밴드 구조 엔지니어링과 분자선 에피택셜로 실현한 양자 캐스케이드 레이저 기술이 개발되어 3~250㎛까지 넓은 영역에서 레이저 발진이 가능하게 되었다.

○ 본고에서는 반전분포의 형성조건 및 주입층 도핑방법, 중적외 영역에서의 단파장화 기술, 테라헬츠 영역에서의 장파장화 기술, 향후 전망 등을 중심으로 양자 캐스케이드 레이저의 단파장화 및 장파장화 기술의 연구동향을 고찰하였다.

○ 1990년대 초에 스위스 J. Faist 연구팀이 레이저의 발광층에 결합 양자우물을 이용하여 쌍극자 모멘트를 제어할 수 있었으며, 발광층을 다수 적층한 구조를 이용하여 레이저 발진에 성공한 연구결과를 발표하는 등 양자 캐스케이드 레이저에 관한 연구개발이 활발하게 추진되었다.

○ 2001~2002년에는 미국에서 중적외 영역 및 테라헬츠 영역에서 레이저 발진에 성공하였으며, 2007년에는 일본에서 중적외 영역에서 실온 연속 레이저의 발진이 실현된 연구결과가 발표되었다.

○ 최근에 양자 캐스케이드 레이저에 수직으로 자계를 공급하여 캐리어의 차원성(次元性)과 레이저의 성능과의 관계를 조사한 연구결과도 발표되었다. 이 연구를 통하여 랜덤 순위 간의 에너지가 서브밴드의 에너지보다 증가하는 영역에서 1A/㎠인 낮은 문턱전류 밀도를 확인하였다. 특수한 양자도트 구조 등을 이용함으로써 문턱전류 밀도가 감소하고 다이내믹 레인지가 증가할 수 있을 것으로 기대되므로 이에 관한 연구개발도 추진할 필요가 있다.

저자: Keita OHTANI
자료유형: 학술정보