(57)【要約】組み込まれるのは、量子カスケードレーザ構造の実施形態である。幾つかの実施形態は、複数の量子井戸及び複数の障壁を備え、これらの量子井戸及び障壁の少なくとも１つの構成部分が活性領域を画定する。幾つかの実施形態では、光子は前記活性領域において、電子が前記活性領域の上位レーザ準位から前記活性領域の下位レーザ準位に遷移するときに放出される。更に、前記複数の量子井戸の中の最後の量子井戸は、前記活性領域を画定することができ、前記最後の量子井戸は、前記活性領域の隣接量子井戸よりも下方に延びる。同様に、前記最後の量子井戸は、前記活性領域の前記隣接量子井戸の厚さよりも薄い厚さを有することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の量子井戸及び複数の障壁を備える量子カスケードレーザ構造であって、前記量子井戸群及び前記障壁群の少なくとも１つの構成部分は活性領域を画定し：
光子は前記活性領域において、電子が前記活性領域の上位レーザ準位から前記活性領域の下位レーザ準位に遷移するときに放出され、
前記複数の量子井戸の中の最後の量子井戸は、前記活性領域を画定し、前記最後の量子井戸は、前記活性領域の隣接量子井戸よりも下方に延び、そして
前記最後の量子井戸は、前記活性領域の前記隣接量子井戸の厚さよりも薄い厚さを有する、
量子カスケードレーザ構造。
【請求項２】
前記活性領域が４個の量子井戸を備える、請求項１に記載の量子カスケードレーザ構造。
【請求項３】
前記複数の障壁の中の最後の障壁が前記複数の障壁の中の他の障壁群よりも高い高さを有する、請求項１又は２に記載の量子カスケードレーザ構造。
【請求項４】
２つのエネルギー準位の間のエネルギー差が生じ、該エネルギー差は上位レーザ準位４と寄生準位５との差を含み、該エネルギー差は少なくとも約８０ｍｅＶである、請求項３に記載の量子カスケードレーザ構造。
【請求項５】
前記最後の障壁がアルミニウム及びインジウムを含む、請求項３又は４に記載の量子カスケードレーザ構造。
【請求項６】
前記最後の障壁中のアルミニウム対インジウム比が前記活性領域の前記他の障壁群のアルミニウム対インジウム比よりも高い、請求項５に記載の量子カスケードレーザ構造。
【請求項７】
前記活性領域の前記最後の障壁が前記活性領域の前記他の障壁群の厚さよりも厚い厚さを有する、請求項３から６のいずれか１項に記載の量子カスケードレーザ構造。
【請求項８】
前記最後の量子井戸の厚さが、前記活性領域の前記隣接量子井戸の厚さよりも、約５オングストローム超の厚さだけ薄い、請求項１に記載の量子カスケードレーザ構造。
【請求項９】
前記最後の量子井戸が、ｘが０から１まで変化する場合に、ＧａｘＩｎ１−ｘＡｓを含む材料を含む、請求項１に記載の量子カスケードレーザ構造。
【請求項１０】
前記複数の障壁が、ｙが０から１まで変化する場合に、ＡｌｙＩｎ１−ｙＡｓを含む材料を含む、請求項１に記載の量子カスケードレーザ構造。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１１年１１月２９日に出願された米国仮特許出願第６１／５６４，３７５号の優先権の利益を米国特許法第１１９条に基づいて主張するものであり、この仮特許出願の内容は、本明細書で参照することにより、当該出願の内容全体が援用され、そして本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、高い連続波（ＣＷ）出力を高温で有する量子カスケードレーザ（ＱＣＬ）に関するものであり、この量子カスケードレーザは、赤外線対策、熱膨張を利用した光軸調整装置、ガス検出、及び／又は高温環境における他の用途に使用することができる。本開示の考え方は、多波長レーザを使用する多種多様な分野に広く適用することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示は、量子連続波レーザ装置の実施形態に関するものである。本開示の実施形態は、優れた高温特性を実現するように動作することができる。更に詳細には、量子カスケードレーザ（ＱＣＬ）は、従来の直接バンドギャップ半導体レーザとは異なり、ユニポーラデバイスである。ＱＣＬは普通、中間赤外線波長領域及び遠赤外線波長領域の光を放出する。一般的に、ＱＣＬは高温特性が低下する不具合を有する。本明細書において開示される実施形態は、これらの不具合を以下に記載の通りに解決する、または低減する。
【０００４】
本開示の１つの実施形態によれば、量子カスケードレーザ構造を提供することができる。幾つかの実施形態は、複数の量子井戸及び複数の障壁を備え、これらの量子井戸及び障壁の少なくとも１つの構成部分が活性領域を画定する。幾つかの実施形態では、光子は前記活性領域において、電子が前記活性領域の上位レーザ準位から前記活性領域の下位レーザ準位に遷移するときに放出される。更に、前記複数の量子井戸の中の最後の量子井戸は、前記活性領域を画定することができ、前記最後の量子井戸は、前記活性領域の隣接量子井戸よりも下方に延びる。同様に、前記最後の量子井戸は、前記活性領域の前記隣接量子井戸の厚さよりも薄い厚さを有することができる。
【０００５】
本開示の別の実施形態によれば、本明細書において開示される実施形態では、量子カスケードレーザ構造を提供することができる。幾つかの実施形態は、導波路構造を形成する少なくとも１つのレーザコア、及び少なくとも１つのクラッド層を含み、前記少なくとも１つのレーザコアは、複数の量子井戸を画定する第１導電型の半導体材料を含み、前記少なくとも１つのレーザコアは、複数の障壁を画定する第２導電型の半導体材料を含むことができる。前記複数の量子井戸、及び前記複数の障壁は、活性領域を画定することができることにより、光子が前記活性領域において、電子が前記活性領域の上位レーザ準位から前記活性領域の下位レーザ準位に遷移するときに放出されるようになる。同様に、前記複数の量子井戸、及び前記複数の障壁は、注入領域を画定することができることにより、電子が１つの活性領域から隣接する次の活性領域に前記注入領域を介して流れるようになる。更に、前記複数の量子井戸の少なくとも１つの最後の量子井戸は、バイアスが印加されていない場合に、前記活性領域の主量子井戸よりも下方に延びる底部を含むことができる。
【０００６】
本開示の別の実施形態によれば、本明細書において開示される実施形態では、量子カスケードレーザ構造を提供することができる。幾つかの実施形態は、活性領域の最後の量子井戸を含み、この最後の量子井戸は、前記活性領域の他の量子井戸群よりも下方に延びる底部を含む。同様に、前記活性領域の最後の障壁は上部を含むことができ、この上部は、前記活性領域の他の障壁群よりも上方に延びる（例えば、前記活性領域の少なくとも１つの他の障壁よりも高い高さを有する）ことにより、エネルギー準位４とエネルギー準位５とのエネルギー差Ｅ５４を大きくすることができる。前記最後の障壁は、前記活性領域の少なくとも１つの他の障壁の厚さよりも厚い厚さを有することができる。
【０００７】
本開示の特定の実施形態についての以下の詳細な説明は、同様の構造が同様の参照番号で指示される以下の図面を参照して一読することにより最も深く理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】量子井戸及び障壁を活性コア内に含む量子カスケードレーザの模式図である。
【図２】図１のＱＣＬのようなＱＣＬにおける光子の放出を示すバンド図を示している。
【図３】エネルギー準位４とエネルギー準位５との差が大きくなる様子を詳細に示すバンド図を示している。
【図４】エネルギー準位３とエネルギー準位４との差が大きくなる様子を詳細に示すバンド図を示している。
【図５】活性領域の最後の井戸が低下し、そして活性領域の障壁が上昇してエネルギー準位４とエネルギー準位５とのエネルギー差が大きくなる様子を詳細に示すバンド図を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、複数の量子井戸及び複数の障壁を活性コア内に含む量子カスケードレーザ（ＱＣＬ）１００の模式図である。ＱＣＬ１００は、リン化インジウム（ＩｎＰ）、または他の半導体化合物により構成することができる基板１０２を含む。更に、下側クラッド層１０４のような少なくとも１つのクラッド層は、基板１０２に成長させることができ、そして下側クラッド層１０４は、低不純物ドープリン化インジウムにより構成することができ、かつ導波路構造を画定することができる。ＱＣＬ１００に更に含まれるのは、活性コア１０６のような少なくとも１つのレーザコアであり、この活性コア１０６は複数の段１０６ａ，１０６ｂを含むことができる。活性コア１０６の段１０６ａ，１０６ｂは、障壁群１１４及び井戸群１１６とすることができる一連の超薄膜半導体層により構成することができ、これらの障壁１１４及び井戸１１６は、互いの上に交互に成長させた２つの半導体材料により形成される。２つの半導体材料の伝導帯エネルギーの差が結合量子井戸を形成し、これらの結合量子井戸には、量子電子エネルギー準位が位置している。特定の実施形態によって異なるが、ｘ及びｙが共に、１以下であるとした場合に、これらの量子井戸が、ＧａｘＩｎ１−ｘＡｓにより構成することができるのに対し、これらの障壁は、ＡｌｙＩｎ１−ｙＡｓにより構成することができる。
【００１０】
図２は、バンド図２００を描いており、図１のＱＣＬ１００のようなＱＣＬの活性コアの単一活性段のバンド図を示している。図示のように、電子ボルト（ｅＶ）で表わされるエネルギーがｙ軸に図示されるのに対し、ナノメートル（ｎｍ）で表わされる距離はｘ軸に図示される。１つの活性段は、注入領域２０２ａ，２０２ｂ及び活性領域２０６から成る複合活性層である。注入領域２０２ａ，２０２ｂは、活性領域２０６内の複数の量子井戸のうちの少なくとも１つの量子井戸よりも深い深さを有する入口側量子井戸及び出口側量子井戸から成る複合量子井戸を含むことができる。同様に、当該注入領域は、当該活性領域内の複数の量子井戸のうちの少なくとも１つの量子井戸よりも深い深さを有する入口側量子井戸を含むことができる。電子は、１つの活性領域から隣接する次の活性領域にインジェクタ層を介して遷移することができる。移動しているとき、電子が１つの準位から別の準位に遷移することができる特定の可能性がある。電子が上位レーザ準位２０４ａから下位レーザ準位２０４ｂに活性領域２０６において遷移するとき、光子を放出することができる。別の表現をすると、図２に示すＱＣＬの特定の構造では、活性領域２０６は、幾つかの量子井戸２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃ，２０８ｄ及びこれらの量子井戸の間の障壁群の組み合わせであり、この場合、エネルギー準位は、電子が光学遷移を起こすことができるように注意深く設計される。上位レーザ準位２０４ａと下位レーザ準位２０４ｂのエネルギー差は、放出される光子のエネルギーに一致する。このエネルギー差は、：ΔＥ＝ｈν＝ｈ＊（ｃ／λ）で表わされ、式中、ｈはプランク定数であり、ｃは光速であり、λは放出される光子の波長である。
【００１１】
ＱＣＬの高出力（ワット程度の）連続波（ＣＷ）室温動作は、３．８〜５μｍの波長範囲で得られることが明らかになっている。しかしながら、ＣＷ動作における出力パワー及び電力変換効率（ＷＰＥ）は普通、パルス動作におけるよりも低いが、その理由は、レーザコアにおける内部発熱がレーザ性能を低下させるからである。内部発熱は普通、ＱＣＬの低い電力変換効率のために避けることができない。しかしながら、ＱＣＬが高温特性を確保するために設計される、または高温での性能低下を抑えるように設計される場合、ＱＣＬ構造は、他の標準的な構造よりもＣＷ動作において良好に動作することができる。高温特性を有するＱＣＬは、高出力、高電力変換効率、及び非冷却で動作して、ヒートシンク条件及びパッケージサイズを低減することができ魅力的である。
【００１２】
ＱＣＬの温度特性は、２つのパラメータ、Ｔ０及びＴ１で特徴付けられる。Ｔ０は、閾値が温度とともに変化する度合いを表わし、そして数式Ｊｔｈ＝Ｊ０ｅｘｐ（Ｔ／Ｔ０）によって定義され、式中、Ｊｔｈは閾値電流密度であり、Ｔは動作温度（パルス動作状態における）であり、そしてＪ０は固有の閾値電流密度である。Ｔ１は、温度上昇による傾斜効率の低下を表わし、そして：η＝η０ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔ１）によって定義され、式中、ηは傾斜効率であり、そしてη０は固有の傾斜効率である。一般的に、Ｔ０及びＴ１の値は、ダブルフォノン構造の場合、約１００〜約２００Ｋの範囲である。
【００１３】
図３は、バンド図を表わしており、エネルギー準位４とエネルギー準位５との差が大きくなる様子を詳細に示している。図示のように、電子ボルト（ｅＶ）で表わされるエネルギーがｙ軸に図示されるのに対し、ナノメートル（ｎｍ）で表わされる距離はｘ軸に図示される。上位レーザ準位３０２の上方の寄生エネルギー準位（準位５及び６）を経て漏れる電子が、温度特性が悪い理由の１つである。幾つかのＱＣＬ構造では、寄生準位と下位レーザ準位との間のエネルギー間隔が大きい。従って、Ｅ５４  ３０４ａのエネルギー値が約８４ｍｅＶと大きく、かつＥ６４  ３０４ｂのエネルギー値が約１８５ｍｅＶと大きいことにより、Ｔ１の値が大きくなる（約４５０Ｋであり、そして幾つかの実施形態では、約４００Ｋ〜約５００Ｋの範囲である）。しかしながら、Ｔ０は約１８０Ｋとすることができる（そして幾つかの実施形態では、約１５０Ｋ〜約２００Ｋの範囲とすることができる）。
【００１４】
図４は、バンド図を表わしており、エネルギー準位３とエネルギー準位４との差が大きくなる様子を詳細に示している。図示のように、電子ボルト（ｅＶ）で表わされるエネルギーがｙ軸に図示されるのに対し、ナノメートル（ｎｍ）で表わされる距離はｘ軸に図示される。更に、Ｅ４３が大きい構造が、図３に示すように、高温特性を実現している。図３及び４の両方の図では、Ｅ５４の値を大きくする同様の方式において、活性領域の最後の数個の量子井戸の障壁４０２の実効高さを高くすることができる、または第１障壁（注入障壁に近い）と最後の１つ、または２つの障壁４０２ａ，４０２ｂ（抽出障壁に近い）との間の実効障壁高さの差を大きくすることができる。最後の２つの障壁４０２ａ，４０２ｂをより厚く、またはより高くする場合、上位レーザ励起準位の上方にある寄生準位は上方に押し上げられるが、その理由は、当該寄生準位の電子分布密度が、これらの障壁において高いからである。しかしながら、同時に、上位レーザ準位３が上方に押し上げられる程度がより低く抑えられるが、その理由は、準位３の当該上位レーザ準位の電子分布密度が、これらの障壁においてより低いからである。これが、エネルギー差Ｅ４３が通常の４０ｍｅＶから約１００ｍｅＶ（そして幾つかの実施形態では、Ｅ４３は、約８０ｍｅＶ〜約１２０ｍｅＶの範囲である）に増える理由である。幾つかの実施形態は、この構造の場合に高いＴ１（約６４０Ｋであり、そして幾つかの実施形態では、約６００Ｋ〜約７００Ｋの範囲である）と同時に、普通の構造よりも高いＴ０（約３８０Ｋであり、そして幾つかの実施形態では、約３５０Ｋ〜約４５０Ｋの範囲である）を実現することができる。
【００１５】
図５を参照して以下に更に詳細に説明されるように、本明細書において開示される実施形態は、ＱＣＬのエネルギー差Ｅ５４を更に大きくしている。最後の障壁、または最後の幾つかの障壁について大きくなるのは、障壁の伝導帯エネルギーレベルだけでなく、本開示の実施形態では、最後の井戸（または、最後の幾つかの井戸）の底のエネルギーレベルも、活性領域における手前の井戸群のエネルギーレベルよりも低くなる。
【００１６】
少なくとも１つの最後の量子井戸の底が低下すると、エネルギーレベル５が低下するだけでなく、エネルギーレベル５が上昇して、同じエネルギーレベルが１〜３に保たれ、井戸の厚さが減ることにより、より低いレーザ励起準位が効果的に疎になる。エネルギー差Ｅ５４は、これらの反対の効果により決定される。エネルギーレベル５は主として、最後の量子井戸の２番目の量子化エネルギーレベルにより決定され、そしてエネルギーレベル１（または、レベル２）は主として、最後の量子井戸の１番目の量子化エネルギーレベルにより決定される。
【００１７】
簡易実施例は、無限障壁の単一量子井戸を含むことができる。無限障壁の１次元量子井戸の底に対する最初の２つのエネルギー準位のエネルギー位置は、次の数式：ｅ（ｎ）＝ｎ＾２＊ｈ＾２／（８＊ｍ＊Ｌ＾２）で表わされ、式中、ｎは準位の数であり、ｈはプランク定数であり、ｍは、粒子質量（この例における電子質量）であり、そしてＬは量子井戸の厚さである。従って、ｅ（１）はｈ＾２／（８＊ｍ＊Ｌ＾２）であり、ｅ（２）は４＊ｈ＾２／（８＊ｍ＊Ｌ＾２）であり、そして差ｅ２−ｅ１＝３＊ｈ＾２／（８＊ｍ＊Ｌ＾２）が得られる。レベル１が固定位置（エネルギー空間における）であり、かつｅ１が高くなる（井戸の底が低下することにより）場合、Ｌを薄くする必要がある。次に、レベル１が固定位置であり、かつＬが薄くなる場合、ｅ２−ｅ１の値が大きくなるので、レベル２のエネルギー位置を高くすることができる。
【００１８】
量子カスケードレーザの実際の事例では、活性領域は実際には、有限障壁の結合量子井戸により形成されるが、基本原理はそれでも：井戸の厚さが薄くなり、かつ底部が低下して、第２レベルのエネルギー（または、図５のＥ５）が大きくなる場合に当てはまる。同時に、上位レーザ準位（Ｅ４）が受ける影響はずっと小さくなる。従って、エネルギー準位５とエネルギー準位４とのエネルギー差（Ｅ５４）は、他のエネルギー準位に大きく影響する変化を伴うことなく、大幅に増やすことができる。
【００１９】
従って、本明細書において開示される実施形態は、より低いレーザ準位波動関数の主極大値が位置する量子井戸よりも伝導帯エネルギーが低い状態の量子井戸（例えば、よりインジウムリッチなＧａＩｎＡｓ）を有する量子カスケードレーザ活性領域を含む。この構成では、階段状の量子井戸領域が活性領域を形成する。これにより、Ｅ５４（エネルギー差）が大きくなって高いＴ０及びＴ１を、レーザ性能に他の悪影響をもたらすことなく、実現することができる。連続波（ＣＷ）動作がより良好になる、すなわちＣＷ出力及び電力変換効率（ＷＰＥ）がより高くなることが実証された。
【００２０】
ＱＣＬ構造の活性領域には、歪み井戸材料及び歪み障壁材料から作製される１つよりも多くの組の組成物、例えばＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ／ＩｎｙＡｌ１−ｙＡｓが含まれる。井戸材料の歪みが大きくなる（ｘが大きくなる）と、井戸の底のエネルギー位置が低くなる。種々の実施形態では、活性領域では、そして活性領域に動作バイアスをかけた場合、より低いレーザ準位波動関数の主極大値が位置する井戸よりも大きな圧縮歪みを有する少なくとも１つの井戸が生じる。当該効果は、上位レーザ準位と上位レーザ準位の上方の寄生準位との間のエネルギー間隔（または、エネルギー差Ｅ５４）が大きくなることである。無限障壁の単一量子井戸の場合（上に説明した）、ｅ２−ｅ１の増分は、ｅ１の増分の３倍である、すなわち井戸の底が低下する大きさであるエネルギーの３倍である。ＱＣＬの実際の活性領域でも同じように、当該比は、障壁及び結合量子井戸が有限であるので、３よりも小さい。それにも拘らず、Δ（ｍｅＶ）のエネルギー間隔（Ｅ５４）を大きくするために、これらの井戸の底のエネルギー差は、Δ／３以上に設定することができる。更に、最後の数個の障壁の歪みを、活性領域の他の障壁よりも大きくすることにより、当該効果を高めることもできる。
【００２１】
インジェクタ層の第１部分（または、活性領域の最後の量子井戸に隣接する最初の数個の量子井戸）は、活性領域の深い井戸と同じ深い井戸構造（同じ歪み状態の障壁材料及び井戸材料）を有する。これは必ずしも必要ではないが、これにより、連続準位（または、レベル５の上方の準位群）への漏れ経路を上方に押し上げ易くなる。
【００２２】
この構造の１つの例を図５に示す。図５は、バンド図を表わしており、活性領域の最後の井戸が低下し、そして活性領域の障壁が上昇して、エネルギー準位４とエネルギー準位５とのエネルギー差が大きくなる様子を詳細に示している。この例のレーザ励起波長は、約４．８μｍであり、そして幾つかの場合では、約３μｍ〜約１２μｍとすることができる。図示のように、活性領域５０２には、記号＃１，＃２，＃３，及び＃４が付された４個の井戸が含まれている。以下に更に詳細に説明し、そして表１に示すように、量子井戸＃４の底部は、活性領域４０２の主量子井戸のような他の量子井戸の底部を超えて下方に向かって延びている。この状態は、ガリウム対インジウム比を変えて、ガリウム対インジウム比が、活性領域の他の量子井戸と比較して小さくなるようにすることにより実現することができる。更に、この実施形態では、量子井戸＃４の厚さを、底部サブバンドエネルギーが、普通のＱＣＬにおけるよりも低くならないような厚さに減らすことができる。ＱＣＬの幾つかの実施形態では、またはＱＣＬの普通のダブルフォノン構造では、井戸＃４は、井戸＃３よりも、約１〜約５オングストローム薄くすることができる。従って、井戸＃４は、普通のダブルフォノン構造では、井戸＃３が、約３７オングストロームの厚さである場合に、約３２オングストローム〜約３６オングストロームの厚さを有することができる。この実施形態では、井戸＃４の厚さは、２９オングストロームになっているだけであるが、幾つかの実施形態では、当該厚さは、特定の実施形態によって異なるが、約２５オングストロームから約３０オングストロームの範囲で変えることができる。このような構成によりＥ５４を大きくすることができ、これにより、Ｔ０及び／又はＴ１を高くすることができる。同様に、幾つかの実施形態では、最後の障壁エネルギー４０４は、活性領域４０２の他の障壁のエネルギーの上部を超えて突出することができる。
【００２３】
幾つかの実施形態では、最後の量子井戸の底部を、活性領域４０２の他の量子井戸の底部よりも下方に低下させることができるが；幾つかの実施形態では、複数の最後の量子井戸の底部を低下させることができる。同様に、幾つかの実施形態では、複数の最後の障壁はエネルギーの点で、活性領域４０２の他の障壁を超えて突出させることができる。
【００２４】
１つの例として、１段／周期の活性コアの成長構造が表１に列挙される。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１では、活性領域に設けられる層は、星印（＊）のマークが付されている。異なる歪み状態にある２組の井戸材料／障壁材料が列挙されている。図５では、より低いレーザ励起準位の波動関数の主極大値が、井戸＃３に位置していた。井戸＃４は、井戸＃３よりも大きい歪み、及び低い井戸底を有する（約６５ｍｅＶ）。その結果、エネルギー差Ｅ５４は約９０ｍｅＶであり、そして幾つかの実施形態では、約８０ｍｅＶ〜約１００ｍｅＶであり；普通の値（４０ｍｅＶ）よりもずっと大きい。
【００２７】
更に、図５の構造は、高いＴ０及びＴ１を示している。実施形態によって異なるが、平均Ｔ０は、約１７７Ｋであり、そして約１４０Ｋ〜約２００Ｋの範囲とすることができ、そして平均Ｔ１は、約３６６Ｋであり、約３００Ｋ〜約４５０Ｋの範囲とすることができる。これらの値は、通常のダブルフォノン構造（Ｔ０は約１２７Ｋとすることができ、そしてＴ１は約１３５Ｋとすることができる）の値よりも大きい。同時に、室温パルス動作状態における合計ＷＰＥ（電力変換効率）は、ダブルフォノン構造の１６％の通常値と同様の約１５％である。
【符号の説明】
【００２８】
１，２，３，４，５    エネルギー準位、エネルギーレベル
５，６    寄生エネルギー準位
１００    量子カスケードレーザ（ＱＣＬ）
１０２    基板
１０４    下側クラッド層
１０６    活性コア
１０６ａ，１０６ｂ    段
１１４，４０２，４０２ａ，４０２ｂ    障壁
１１６    井戸
２００    バンド図
２０２ａ，２０２ｂ    注入領域
２０４ａ，Ｅ４    上位レーザ準位
２０４ｂ    下位レーザ準位
２０６，４０２，５０２    活性領域
２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃ，２０８ｄ    量子井戸
４０４    障壁エネルギー
ｃ    光速
ｅ（ｎ）    エネルギー位置
ΔＥ，Ｅ４３，Ｅ５４    エネルギー差、エネルギー間隔
ｈ    プランク定数
Ｊ    閾値電流密度
Ｊ０    固有の閾値電流密度
Ｔ    動作温度
ＷＰＥ    電力変換効率
η    傾斜効率
η０    固有の傾斜効率
λ    光子波長
＃１，＃２，＃３，＃４    井戸
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014534648.tif 000006
【図４】
2014534648.tif 000007
【図５】
2014534648.tif 000008
【国際調査報告】
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2014534648.tif 000010