Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 17

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  kwantowe lasery kaskadowe
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
PL
W pracy przedstawiono analizę właściwości oraz opis konstrukcji laserowego systemu transmisji danych (ang. Free Space Optics – FSO). System ten stanowi unikalne rozwiązanie technologii FSO ze względu na zakres widmowy wykorzystywanego promieniowania, który pracuje w przedziale długości fal 8-12 μm. Opisano również zaimplementowane rozwiązania optomechaniczne, które zwiększyły zakres funkcjonalności tego urządzenia. Przedstawiono wyniki wstępnych badań transmisji sygnałów przy użyciu opracowanych głowic nadawczo- odbiorczych w warunkach rzeczywistych na odległości ok. 800 m. Na podstawie parametrów tych głowic przeprowadzono również analizę zasięgu opracowanego kanału FSO ze szczególnym uwzględnieniem zjawiska scyntylacji. Otrzymane wyniki pokazały, że zaprojektowana głowica nadawczo-odbiorcza może zostać zastosowana do transmisji danych na odległości do 2 km.
EN
The paper presents some performance analysis and description of the design Free Space Optical data link. This link is a unique device due to the used spectral range of radiation – the wavelength of 8-12 μm. The implemented optomechanical designs to increase its functionality were also described. The results of preliminary outdoor tests of the developed FSO transceiver at a distance ca. 800 m are presented. Based on its parameters, an analysis of the data link range in the case of scintillation was also performed. The obtained results showed that the designed FSO transceiver can be used for data transmission at the distances up to 2 km.
PL
Celem pracy jest identyfikacja praktycznych możliwości zastosowania laserów kaskadowych na potrzeby laserowego systemu łączności w wolnej przestrzeni. Dodatkowo wskazane zostaną kierunki rozwoju technologii laserów kaskadowych pod kątem ich zastosowania w systemie łączności bezprzewodowej.
EN
The aim of the work is to discuss possibility of application of Quantum Cascade Lasers in practical realization of laser based free space communication system. Additionally, some aspects of development of technology of QC lasers will be indicated with respect to FSO systems.
PL
Prezentowana praca zawiera opis opracowania i optymalizacji technologii wzrostu heterostruktur kwantowych laserów kaskadowych emitujących promieniowanie z zakresu 9÷10 µm wykonanych w oparciu o układ materiałowy In0.52Al.0.48As/In0.53Ga0.47As oraz z zakresu 4÷5,5 µm bazujących na naprężonym skompensowanym obszarze aktywnym z In0.36Al.0.64As/In0.68Ga0.32As. Do wzrostu heterostruktur półprzewodnikowych wykorzystano technikę epitaksji z wiązek molekularnych (MBE). Dzięki tej metodzie wytworzono pełne struktury przyrządowe jak również obszary aktywne, przeznaczone do wzrostu falowodów z InP metodą epitaksji z fazy gazowej ze związków metalo-organicznych MOVPE. Przeprowadzono charakteryzację heterostruktur oraz przeprowadzono dyskusję stabilność i powtarzalność wykonanych procesów epitaksjalnych. Pomiary charakterystyk elektrooptycznych kwantowych laserów kaskadowych wykazały pracę impulsową w temperaturach powyżej 300K, co umożliwia zastosowanie ich w układach do detekcji śladowej ilości substancji gazowych.
EN
In this paper we present an optimization of growth process technology of quantum cascade lasers (QCL). Heterostructures were based on a lattice matched active region grown of In0.52Al.0.48As/In0.53Ga0.47As with emitting range of 9÷10 µm or, alternatively, a strain compensated active region of In0.36Al.0.64As/In0.68Ga0.32As emitting in 4÷5,5 µm range. For growing the laser heterostructures, solid state molecular beam epitaxy (MBE) was used. This method allows to grow full laser heterostructures and also the active regions for the regrowth of InP waveguide by metalo-organic vapor phase deposition (MOVPE). The characterization of achieved structures parameters and discussion about the growth processes stability and reproducibility is presented. Electro-optical measurements of the quantum cascade lasers demonstrate their operation in the temperature higher than 300 K in the pulse mode, which gives possibility to use such devices in trace gas sensing.
PL
Kwantowe lasery kaskadowe są jednymi z najbardziej wyrafinowanych przyrządów półprzewodnikowych. Znajdują zastosowanie m. in. w spektroskopii fotoakustycznej, diagnostyce medycznej czy detekcji śladowych ilości niebezpiecznych gazów. Niektóre z tych aplikacji wymagają pracy ciągłej lasera, w temperaturze pokojowej. Aby zapewnić odpowiednie warunki pracy, niezbędne jest zastosowanie wydajnej techniki odprowadzania ciepła z obszaru rdzenia lasera. Jedną z możliwości jest osadzenie wysokorezystywnych warstw InP:Fe. W niniejszej pracy zaprezentowano etapy opracowywania technologii InP:Fe do zastosowań w kwantowych laserach kaskadowych. Warstwy były osadzone techniką LP-MOVPE na stanowisku firmy Aixtron. Jako źródeł materiałów grup III oraz V użyto odpowiednio: TMIn oraz PH3 (100%), natomiast atomy żelaza pozyskano z CP2 Fe. Przeprowadzono diagnostykę otrzymanych struktur za pomocą takich technik jak HRXRD, AFM czy pomiary elektryczne I-V.
EN
Quantum cascade lasers are one of the most sophisticated semiconductor devices. Their main applications are photoacoustic spectroscopy, medical diagnostics and harmful gas sensing. Some of them need continuous wavelength operation mode at room temperature. In order to assure proper working conditions it is necessary to apply efficient technics of heat dissipation from the laser core. One of the possibilities is to use highly-resistivity InP:Fe layers. In the present work there is elaboration of InP:Fe technology presented. Layers were deposited using LP-MOVPE technique at the AIXTRON system. There were TMIn, PH3 and Cp2Fe materials used as a group III, V and dopant sources. Test structures were investigated by the means of HRXRD, AFM and I-V measurement techniques.
PL
Spektroskopowe systemy detekcji gazów, w których jako źródła promieniowania IR wykorzystuje się kwantowe lasery kaskadowe, są coraz powszechniej wykorzystywane do monitorowania poziomu zanieczyszczenia atmosfery gazami przemysłowymi. W pracy omówiono system wykrywania i monitorowania poziomu amoniaku w atmosferze. System charakteryzuje się dużą czułością umożliwiającą wykrywanie i monitorowanie amoniaku o stężeniu w powietrzu na poziomie pojedynczych ppb.
EN
Spectroscopic gas detection systems, in which quantum cascade lasers are used as IR radiation sources, are increasingly being applied to monitoring the level of air pollution by industrial gases. These systems allow the detection and long-term monitoring of toxic gases in the atmosphere, the minimum concentration of which may be equal to a single ppt. The paper describes a system capable to detect and monitor the level of ammonia in the atmosphere. In this measuring system the advantages of a quantum cascade laser and spectroscopic detection methods are combined. Its main components are: a quantum cascade laser and a multipath cell. Operation of the system is exemplified by monitoring the natural level of ammonia in the ambient air. The paper presents the advantages of using cascade lasers in detection systems of gaseous pollutants. The first section discusses the construction of the system and presents the block diagram (Fig. 1). The second section contains the results of the studies of natural concentration of ammonia in the ambient air (Fig. 3). Based on these results, it was found that the system has a high sensitivity sufficient to detect a concentration of ammonia in the air at the level of individual ppb. It also allows continuous, long-term monitoring of the concentration of this gas in the air. The sensitivity of the system depends mainly on the optical path used in the multiple-pass cell and the power of the cascade laser beam.
PL
Systemy monitorowania zanieczyszczeń gazowych atmosfery, zbudowane w oparciu o lasery kaskadowe, znajdują coraz szersze zastosowanie w ochronie środowiska. Kwantowe lasery kaskadowe w połączeniu ze spektroskopowymi metodami detekcji umożliwiają wykrywanie gazów o stężeniu na poziomie pojedynczych ppt w atmosferze oraz długoterminowe, ciągłe monitorowanie stopnia jej zanieczyszczenia. W pracy przedstawiono wysokoczuły system wykrywania i monitorowania śladowych ilości zanieczyszczeń gazowych atmosfery. Głównym elementem systemu jest kwantowy laser kaskadowy będący źródłem promieniowania IR. Działanie systemu zaprezentowano na przykładzie wykrywania i monitorowania stężenia amoniaku w atmosferze.
EN
Systems for monitoring of the atmosphere gas pollutants based on cascade lasers have recently been widely used in environment protection. The cascade lasers, combined with the spectroscopic detection methods, allow determination of the gas pollutant molecules concentration in the atmosphere at the level of a single ppt. They are also useful for the continuous monitoring of the degree of the atmosphere pollution. In this work, we present a high-sensitivity system enabling the traced amounts of gas pollutants in the atmosphere to be detected and monitored. The system is based on using the quantum cascade laser as a source of the infrared radiation. The system potentialities are exemplified by its using to detection and monitoring of the ammonia concentration in the atmosphere.
PL
W pracy przedstawiono istotne zagadnienia związane z praktycznym zastosowaniem laserów kaskadowych w układach spektroskopii absorpcyjnej (ang. Laser Absorption Spectroscopy – LAS). Dotyczą one głównie aspektów sterowania ich parametrami w poszczególnych metodach LAS. W praktyce, każda z tych metod narzuca odpowiedni tryb pracy lasera, który jednocześnie generuje potrzebę opracowania dedykowanego układu sygnałów sterujących. Przeprowadzono analizy pracy i badania przykładowych układów zasilania i sterowania laserów kaskadowych. Szczególną uwagę zwrócono na problemy związane z zastosowaniem laserów w układach spektroskopii strat we wnęce optycznej.
EN
The paper presents some issues related to application of quantum cascade laser (QCL) in laser absorption spectroscopy (LAS). The main aspects of QCL control parameters in different LAS methods are disscussed. In practice, these methods influence on desired operating mode of the laser. The requirementas simultaneously generate the specific need for a laser driving signals. Some systems to control QCL were also analyzed and studied. Particular attention was paid to the problems associated with laser pulse driving in cavity enhanced spectroscopy systems.
PL
Praca prezentuje zastosowanie wyzoskorozdzielczej spektroskopii fotoluminescencyjnej do analizy wpływu temperatury na własności emisyjne periodycznych nanostruktur półprzewodnikowych. Przedmiotem badań były supersieci Al0.45GaAs0.55/GaAs zaprojektowane jako obszar czynny laserów kaskadowych. Struktury zostały osadzone metodą epitaksji z wiązek molekularnych na podłożu GaAs. Wykonano pomiary widm fotoluminescencji obszaru supersieci w różnych warunkach termicznych, w zakresie temperatury od 5 do 65°C. Na podstawie zmian spektralnego położenia pików fotoluminescencji wyznaczono parametr przesunięcia temperaturowego wynoszący ok. 0,3 nm/K.
EN
The paper presents photoluminescence study of the temperature effect on the optical properties of semiconductor periodic nanostructures. The research was performed on Al0.45GaAs0.55/GaAs superlattices grown by molecular beam epitaxy on GaAs substrate. The structures have been designed as an active region of quantum cascade lasers. The temperature dependences were determined based on the results of high resolution photoluminescence measurements carried out at different temperature of values ranging from 5 to 65°C. The obtained temperature offset of the emission spectra was ~0.3 nm/K.
PL
Praca ta przedstawia wyniki analizy elektrooptycznej kwantowych laserów kaskadowych zaprojektowanych na pasmo emisji 9–10 μm bazujących na heterostrukturach GaAs/AlGaAs. Charakteryzacja elektrooptyczna laserów kaskadowych obejmuje pomiary charakterystyk LIV (moc optyczna w funkcji prądu, charakterystyki prądowo napięciowe) oraz charakterystyk spektralnych.
EN
This work presents results of electro-optical characterization of Quantum Cascade Lasers, designed to emit in 9–10 μm range, based on GaAs/AlGaAs heterostructures. Electro-optical characterization of QCLs includes measurements of Light- Current –Voltage curves and spectral characteristics.
PL
W pracy omówiono system pomiarowy, który jest przeznaczony do badań kwantowych laserów kaskadowych. Lasery te stanowią kolejny etap w rozwoju technik optoelektronicznych związanych np. ze spektroskopią lub łącznością optyczną w otwartej przestrzeni. Istotnymi elementami pracy są zaimplementowane procedury wyznaczenia parametrów laserów np. sprawności czy temperatur charakterystycznych. W części eksperymentalnej przedstawiono wyniki badań przykładowego lasera firmy Alpes Lasers S.A.
EN
Quantum cascade lasers (QC lasers) are very promising radiation sources in some optoelectronic techniques operating at the infrared and THz spectra. The lasers can be applied in many science areas and life fields e.g. spectroscopy or free-space optical communications. Progress in QC lasers technology contributes to the continuous improvement of their performances. But this developing process also requires the testing of each laser structure. One of the most important research tasks was to measure temperature characteristics of the light-current-voltage and to determine the threshold current, the slope efficiency or characteristic temperatures. The paper presents a measurement system for investigating some QC laser parameters using specialized equipment such as: a precision current driver,a temperature controller with laser housing, an optical power meter and a detection module (Fig. 4). Important features of the system are the implemented procedures for pulse shape acquisition and determination of the main performance of QC lasers. There are also listed the main requirements for both ranges and methodologies of the measured signals. Using a resistor and a laser diode (650 nm), preliminary studies were performed to verify operation of the measuring system (Figs. 5 and 6). In the main part of the paper the measurements results of the QC laser sample produced by Alpes Lasers SA are presented (Fig. 7). In the conclusions a brief description of the system performances and directions for its further development are given.
PL
Artykuł stanowi przegląd wybranych właściwości kwantowych laserów kaskadowych I-rodzaju, którymi te przyrządy powinny się charakteryzować w zastosowaniach do celów spektroskopii, w paśmie średniej podczerwieni. Przyjęto, że muszą to być lasery pracujące w pojedynczym modzie a do najważniejszych ich parametrów zaliczono osiągalne długości fal, szerokość generowanej linii, moc wyjściową oraz zakres przestrajania. W przeważającej części artykułu zagadnienia te przedstawiono w sposób ogólny mając na celu głównie wprowadzenie czytelnika w ich meritum, natomiast najbardziej znaczące dokonania w okresie ostatniej dekady zilustrowano za pomocą chronologicznie ułożonych tablic. Liczne odesłania do literatury zawarte w tekście i tabelach powinny umożliwić zainteresowanym czytelnikom dokładniejsze zapoznanie się ze szczegółami dotyczącymi omawianych zagadnień. Analiza danych zawartych w artykule może w szczególności posłużyć do oceny sytuacji w dziedzinie szeroko rozumianej technologii laserów kaskadowych oraz perspektyw ich dalszego rozwoju.
EN
The paper contains a review of some selected properties of the type quantum cascade lasers designed for MIR spectroscopy. Single mode operation, available wavelengths, linewidh, output power and the tuning range are considered in particular. The topics are discussed in a rather general form to introduce the reader into the subject. Most relevant properties of the lasers attained in the last decade have been displayed in tables which also show chronology of the developments. Interested readers may find much more details in the numerous bibliography included in the paper. Analysis of the data contained in the paper may be helpful to estimate the state of the art and perspectives for further progress in the field.
PL
Opis zjawisk fizycznych występujących w urządzeniach mikroelektronicznych jest nie tylko ciekawym zagadnieniem teoretycznym, ale też może być przydatny w praktyce konstrukcji przyrządów. Wytwarzanie struktur kwantowych laserów kaskadowych (QCL) w Instytucie Technologii Elektronowej w Warszawie zachęca nas do rozwoju metod obliczeniowych pozwalających na modelowanie transportu elektronowego w tego typu urządzeniach. Większość zjawisk fizycznych odpowiedzialnych za działanie takich laserów, przystosowanych do emisji promieniowania w obszarze średniej podczerwieni, może być opisane z użyciem teorii nawiązującej do równania transportu Boltzmanna bez uciekania się do bardziej zaawansowanych teorii transportu kwantowego. Jedną z najbardziej rozpowszechnionych metod używanych do rozwiązywania tego typu zagadnień jest metoda Monte Carlo (MC). W pracy przedstawione są wyniki symulacji MC dla struktury lasera działającego w obszarze średniej podczerwieni, pierwotnie zaproponowanej przez H. Page i in. Wyznaczone zostaną populacje elektronów w poszczególnych poziomach energetycznych lasera w zależności od poziomu domieszkowania struktury i wynikającej stąd gęstości elektronów swobodnych. W przypadku struktur wytwarzanych w praktyce, konieczne jest włączenie do modelowania samouzgodnionych obliczeń uwzględniających nierównowagowy rozkład ładunku w strukturze i wynikające z tego powodu modyfikacje potencjału elektrycznego, a stąd położeń poziomów energetycznych oraz kształtu funkcji falowych elektronów.
EN
Description of the physical phenomena in microelectronic devices is not only an interesting theoretical challenge, but can also be used for practical design of such components. Fabrication of quantum cascade lasers devices (QCL) in the Institute of Electron Technology in Warsaw encourages our work on computational methods used for the modeling of electron transport in QCLs. Most of the physical phenomena responsible for the operation of these devices, designed to emit in the mid-infrared, can be described by the Boltzmann Transport Equations theory. One of the most common methods used to solve such problems is the Monte Carlo method (MC). Presented paper reports the results of MC simulations of the QCL structure, originally proposed by H. Page et al. Electron populations on the structure energy sub-bands are presented as the function of the structure doping and resulting electron sheet density. Presented results indicate the necessity to include in the simulation algorithm the self-consistent calculations of non-equilibrium electric charge distribution in the device, then the resulting modifications of the electrical potential, and hence the modification of energy levels positions as well as the shapes of the electron wave functions.
PL
Kwantowe lasery kaskadowe QCLs (Quantum Cascade Lasers) są obecnie bardzo szybko rozwijającą się grupą laserów półprzewodnikowych emitujących w zakresie średniej podczerwieni (3,5...24 μm), jak i w zakresie terahercowym (1,2...4,9 Thz). Warunkiem koniecznym do zwiększenia wydajności i niezawodności laserów kaskadowych w wyższych temperaturach pracy jest kompleksowa charakteryzacja, zarówno termiczna jak i elektrooptyczna laserów kaskadowych, prowadząca do optymalizacji termicznej struktury. Praca ta przedstawia wyniki analizy struktury modowej i termicznych własności kwantowych laserów kaskadowych GaAs/AlGaAs emitujących w zakresie średniej podczerwieni.
EN
The QCLs are the most advanced class of semiconductor sources operating in the midinfrared wavelengths (3.5 - 24 μm) and also in the terahertz range (1.2 - 4.9 Thz). Complex characterization of devices, thermal, as well as electrooptical, is essential for improving their performance and reliability in high temperature of opertaion. This work presents results of analysis of mode structure and thermal properties of mid-IR QCLs.
PL
Od wielu lat różne realizacje metody Monte Carlo (MC) znajdują zastosowanie jako jedne z najbardziej efektywnych narzędzi teoretycznych pozwalających na ilościowe poznanie właściwości materiałów i urządzeń elektronicznych, również na poziomie uwzględnienia złożonych efektów kwantowych. Wytwarzanie struktur kwantowych laserów kaskadowych (QCL) w Instytucie Technologii Elektronowej stało się dla nas impulsem do wykorzystania metody MC w odniesieniu do modelowania takich struktur półprzewodnikowych. Przeprowadzone badania pozwalają na głębsze poznanie mikroskopowych mechanizmów rządzących transportem elektronów w strukturze QCL. Możliwe jest uzasadnienie teoretyczne powstawania inwersji obsadzeń pomiędzy poziomami laserującymi. Analiza danych pokazuje, w jaki sposób dochodzi do inwersji oraz które poziomy energetyczne struktury mają wpływ na przebieg tego procesu.
EN
For many years different implementations of Monte Carlo method (MC) are used as one of the most effective theoretical tools allowing the guantitative description of materials and electronic device properties. Also complex quantum effects can be included in these studies. Realization of quantum cascade laser (QCL) structures at the Institute of Electron Technology in Warsaw stimulated us to use the MC method for modeling such structures in order to bring a deeper understanding of microscopic mechanisms governing the transport of electrons. We are able to demonstrate the theoretical justification of formation of population inversion between the lasing levels. The data analysis allows us to determine which energy levels take part in the described process.
PL
W pracy omawiamy podstawowe pomiary charakteryzacyjne kwantowych laserów kaskadowych. Przedstawiamy wpływ parametrów zasilania elektrycznego na działanie laserów kaskadowych i omawiamy drogę do ich optymalizacji.
EN
The paper presents basic measurements characterizing the quantum cascade lasers. The impact of pumping current parameters on the quantum cascade lasers operations. The way to optimization of current supply are discussed.
PL
Spektroskopia absorpcyjna wykorzystywana do wykrywania śladowych ilości obcych substancji w gazach, coraz częściej posługuje się czujnikami, w których źródłem promieniowania są lasery półprzewodnikowe. W artykule omówiono zasady budowy takich czujników oraz konstrukcję i właściwości znajdujących w nich zastosowanie laserów półprzewodnikowych. Specjalną uwagę poświęcono laserom z zewnętrzną wnęką rezonansową oraz kwantowym laserom kaskadowym, szczególnie przydatnym dla spektroskopii absorpcyjnej w zakresie średniej podczerwieni.
EN
Absorption spectroscopy currently exploited to detect trace gases is mainly based on sensors that use semiconductor lasers. In the paper systems of such sensors are briefly described to set the stage for discussion on design and properties of the semiconductor lasers suitable to applications in these systems. A special attention is paid to external resonant cavity lasers and quantum cascade lasers as the most important light sources for absorption spectroscopy in the midinfrared wavelength range.
PL
Przedstawiono nowe możliwości zastosowań laserów półprzewodnikowych wynikające z postępu prac nad kwantowymi laserami kaskadowymi. Całość materiału została uzupełniona krótkimi wykładami wyjaśniającymi zasady działania i budowy omawianych laserów.
EN
Quantum cascade lasers and applications that benefit from their development. The content is supplemented by short lectures on physics envolved in operation of these devices.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.