Kombinationsbetrieb in Terahertz-Quantenkaskadenringlasern

Ringresonatoren sind eine interessante alternative Kavitätslösung zu dem häufig verwendeten Kammertyp-Wellenleiter für Terahertz (THz) Quantenkaskadenlaser. Sie unterstützen entweder ein stehendes Wellenmuster, das räumliche Lochbrennung zeigt, wenn Defekte vorhanden sind, oder einen laufenden Modus in einer defect-freien Kavität. Hier berichten wir über ringförmige THz-Quantenkaskadenlaser, die zwischen 3,2 und 4,1 THz emittieren und in vier verschiedenen Emissionsregimen betrieben werden. Die Anwesenheit von Defekten in den Kavitäten zwingt den THz-Quantenkaskadenlaser in ein stehendes Wellenmuster. Die Messungen zeigen ein komplexes Verhalten, das den Effekt starker Einschränkung und die optischen Nichtlinearitäten hervorhebt, die zur Erzeugung eines harmonischen Zustands und zu einem fundamentalen Kamm führen, der über 30 äquidistante Modi aufweist und eine Bandbreite von 622 GHz abdeckt. Die Ergebnisse werden durch numerische Berechnungen basierend auf dem Maxwell-Bloch-Formalismus erklärt, einschließlich des Linienbreitenausdehnungsfaktors und der Reflexionspunkte. Die kompakte Geometrie und die hohe Ausgangsleistung (4 mW erkannt) machen diese Geräte äußerst attraktiv für Anwendungen von Frequenzkammern auf Chips im Terahertz-Bereich.