Laser kaskadowy kwantowy o emisji pionowej do detekcji gazów

Celem projektu QCVCSEL jest opracowanie nowej generacji kompaktowego, energooszczędnego źródła laserowego średniej podczerwieni przeznaczonego do optycznej detekcji gazów. W zakresie średniej podczerwieni, od 3 do 30 μm, wiele cząsteczek posiada silne i charakterystyczne linie absorpcyjne, dzięki czemu spektroskopia absorpcyjna w tym zakresie jest bardzo skuteczną metodą identyfikacji gazów w zastosowaniach przemysłowych, środowiskowych i medycznych. 

Projekt zakłada demonstrację lasera kaskadowego kwantowego w konfiguracji pionowo emitującej, czyli QC-VCSEL. Rozwiązanie to łączy zalety laserów kaskadowych kwantowych, emitujących w średniej podczerwieni, z zaletami architektury VCSEL: pracą jednomodową, małymi rozmiarami, dobrą jakością wiązki, małą rozbieżnością oraz możliwością integracji w kompaktowych systemach czujnikowych. Kluczowym elementem przyrządu będzie siatka podfalowa zintegrowana z obszarem aktywnym lasera kaskadowego kwantowego, pełniąca funkcję jednego ze zwierciadeł rezonatora i umożliwiająca pionową emisję promieniowania. 

Główne działania w projekcie obejmują projektowanie numeryczne i optymalizację struktury QC-VCSEL, wzrost struktur epitaksjalnych, opracowanie technologii processingu przyrządów, charakteryzację komponentów i laserów oraz demonstrację działania źródła QC-VCSEL w systemie detekcji gazów firmy Airoptic. Harmonogram projektu obejmuje pięć głównych zadań: projektowanie i optymalizację numeryczną, wzrost struktur epitaksjalnych, processing QC-VCSEL, charakteryzację komponentów i laserów oraz demonstrację w systemie gazowym. 

Grupami docelowymi projektu są przedsiębiorstwa i instytucje wykorzystujące analizatory gazów, w szczególności w obszarach monitoringu środowiska, przemysłu, bezpieczeństwa, kontroli procesów technologicznych oraz diagnostyki medycznej. Rezultaty projektu mogą także zainteresować producentów źródeł promieniowania średniej podczerwieni, systemów pomiarowych i zintegrowanych układów fotonicznych.