複数のカスケード化している段を含む活性利得領域であって、カスケード化している段のそれぞれが、1つ以上の活性電子量子井戸及び1つ以上の活性正孔量子井戸を含む活性利得量子井戸領域、1つ以上の正孔量子井戸を含む正孔インジェクタ領域、並びに1つ以上の電子量子井戸を含む電子インジェクタ領域を含む、該活性利得領域を含み、正孔インジェクタ状態の価電子帯最大値が、エネルギーで、活性利得量子井戸領域中の少なくとも1つの活性正孔井戸の価電子帯最大値より少なくとも100meV低くなるように、正孔インジェクタ領域中の1つ以上の正孔量子井戸の厚さが、活性利得量子井戸領域中の少なくとも1つの活性正孔量子井戸の厚さに相応する、バンド間カスケード利得媒質。正孔インジェクタ領域は、合わせた厚さが約40Åから約85Åである2つの正孔量子井戸を含む、請求項1に記載のバンド間カスケード利得媒質。正孔インジェクタ領域中の1つ以上の正孔井戸はGaSb正孔井戸であり、活性利得量子井戸領域中の活性正孔井戸はGaInSb正孔井戸である、請求項1に記載のバンド間カスケード利得媒質。正孔インジェクタ領域は2つのGaSb正孔井戸を含み、活性利得量子井戸領域は1つのGaInSb活性正孔井戸を含み、GaInSb正孔井戸は厚さが約20Åであり、2つのGaSb正孔井戸の第1の井戸は厚さが約15~25Åであり、2つのGaSb正孔井戸の第2の井戸は厚さが約25~35Åである、請求項1に記載のバンド間カスケード利得媒質。正孔インジェクタ領域は2つのGaSb正孔井戸を含み、活性利得量子井戸領域は1つのGaInSb活性正孔井戸を含み、GaInSb正孔井戸の厚さが約30Åであり、2つのGaSb正孔井戸の第一の井戸の厚さが約25~35Åであり、2つのGaSb正孔井戸の第二の井戸の厚さが約40~50Åである、請求項1に記載のバンド間カスケード利得媒質。複数のカスケード化している段を含む活性利得領域であって、カスケード化している段のそれぞれが、1つ以上の活性電子量子井戸及び1つ以上の活性正孔量子井戸を含む活性利得量子井戸領域、1つ以上の正孔量子井戸を含む正孔インジェクタ領域、並びに1つ以上の電子量子井戸を含む電子インジェクタ領域を含む該活性利得領域と、電子障壁によって第2段の活性利得量子井戸領域の隣接する最初の活性電子量子井戸から分離された、第1段の電子インジェクタ領域の最後の電子量子井戸とを含み、第1段の電子インジェクタ領域の最後の電子量子井戸は厚さが、隣接する、第2段の最初の活性電子量子井戸の厚さの85と110の間である、バンド間カスケード利得媒質。第2段の最初の活性電子量子井戸及び電子インジェクタ領域の最後の電子量子井戸はInAs電子量子井戸を含む、請求項6に記載のバンド間カスケード利得媒質。電子インジェクタ中の電子密度を下げ、電子インジェクタを通す有効なミニバンド輸送を保証するように、電子インジェクタの最後の電子量子井戸に隣接している、電子インジェクタ中の1つ以上の電子量子井戸の厚さを減らした、請求項6に記載のバンド間カスケード利得媒質。複数のカスケード化している段を含む活性利得領域であって、カスケード化している段のそれぞれが、1つ以上の活性電子量子井戸及び1つ以上の活性正孔量子井戸を含む活性利得量子井戸領域、1つのGaInSb正孔量子井戸及び3つのGaInSb正孔量子井戸の1つを含む正孔インジェクタ領域、並びに1つ以上の電子量子井戸を含む電子インジェクタ領域を含む該活性利得領域を含むバンド間カスケード利得媒質であって、バンド間カスケード媒質の少なくとも1つのパラメータは、ΔE≧100meVのエネルギー間隔が、正孔インジェクタ領域中の最上価電子状態と1つ以上の活性正孔量子井戸中の価電子帯最大値との間で保たれるように設定される、該バンド間カスケード利得媒質。バンド間カスケード利得媒質を含むレーザ装置であって、利得媒質は、複数のカスケード化している段を含む活性利得領域であって、カスケード化している段のそれぞれが、1つ以上の活性電子量子井戸及び1つ以上の活性正孔量子井戸を含む活性利得量子井戸領域、1つ以上の正孔量子井戸を含む正孔インジェクタ領域、並びに1つ以上の電子量子井戸を含む電子インジェクタ領域を含む該活性利得領域、を含み、正孔インジェクタ状態の価電子帯最大値が、エネルギーで、活性利得量子井戸領域中の少なくとも1つの活性正孔井戸の価電子帯最大値より少なくとも100meV低くなるように、正孔インジェクタ領域中の1つ以上の正孔量子井戸の厚さが、活性利得量子井戸領域中の少なくとも1つの活性正孔量子井戸の厚さに相応する、レーザ装置。レーザ装置は、高温で約2.5から8μmの中赤外領域で発振し、約4.6μmと同じ長さの波長で、閾値電流密度が約400A/cm2で閾値出力密度が約900W/cm2の室温連続波動作を達成する、請求項10に記載のレーザ装置。バンド間カスケード利得媒質を含むレーザ装置であって、利得媒質は、複数のカスケード化している段を含む活性利得領域であって、カスケード化している段のそれぞれが、1つ以上の活性電子量子井戸及び1つ以上の活性正孔量子井戸を含む活性利得量子井戸領域、1つ以上の正孔量子井戸を含む正孔インジェクタ領域、並びに1つ以上の電子量子井戸を含む電子インジェクタ領域を含む該活性利得領域と、電子障壁によって第2段の活性利得量子井戸領域の隣接する最初の活性電子量子井戸から分離された、第1段の電子インジェクタ領域の最後の電子量子井戸とを含み、第1段の電子インジェクタ領域の最後の電子量子井戸は厚さが、隣接する、第2段の最初の活性電子量子井戸の厚さの85と110の間である、レーザ装置。レーザ装置は、高温で約2.5から8μmの中赤外領域で発振し、約4.6μmと同じ長さの波長で、閾値電流密度が約400A/cm2で閾値出力密度が約900W/cm2の室温連続波動作を達成する、請求項12に記載のレーザ装置。バンド間カスケード利得媒質を含む増幅部であって、利得媒質は、複数のカスケード化している段を含む活性利得領域であって、カスケード化している段のそれぞれが、1つ以上の活性電子量子井戸及び1つ以上の活性正孔量子井戸を含む活性利得量子井戸領域、1つ以上の正孔量子井戸を含む正孔インジェクタ領域、並びに1つ以上の電子量子井戸を含む電子インジェクタ領域を含む該活性利得領域、を含み、正孔インジェクタ状態の価電子帯最大値が、エネルギーで、活性利得量子井戸領域中の少なくとも1つの活性正孔井戸の価電子帯最大値より少なくとも100meV低くなるように、正孔インジェクタ領域中の1つ以上の正孔量子井戸の厚さが、活性利得量子井戸領域中の少なくとも1つの活性正孔量子井戸の厚さに相応する、増幅部。バンド間カスケード利得媒質を含む増幅部であって、利得媒質は、複数のカスケード化している段を含む活性利得領域であって、該カスケード化している段のそれぞれが、1つ以上の活性電子量子井戸及び1つ以上の活性正孔量子井戸を含む活性利得量子井戸領域、1つ以上の正孔量子井戸を含む正孔インジェクタ領域、並びに1つ以上の電子量子井戸を含む電子インジェクタ領域を含む該活性利得領域と、電子障壁によって第2段の活性利得量子井戸領域の隣接する最初の活性電子量子井戸から分離された、第1段の電子インジェクタ領域の最後の電子量子井戸とを含み、第1段の電子インジェクタ領域の最後の電子量子井戸は厚さが、隣接する、第2段の最初の活性電子量子井戸の厚さの85と110の間である、増幅部。しかしながら、室温でのmid-IRにおける性能の更なる改善は、いまだ課題として残っている。この概要は、発明を実施するための形態の欄で更に記載する概念から選択したものを、単純化して紹介することを意図する。この概要は、特許を請求した内容の主要な又は本質的な特徴を同定することを意図しておらず、特許を請求した内容の範囲を決定する際の助けとして用いることも意図しない。むしろそれは単に、ここに記載し、特許を請求した内容の簡潔な概観として示される。本発明は、バンド間カスケード利得媒質、及びそれを有するバンド間カスケードレーザ又は増幅部を含む。本発明に係るバンド間カスケード利得媒質は、一連のカスケード化している段を含み、各段は、1つ以上の交互のInAs活性電子量子井戸とGaInSb活性正孔量子井戸とを含む活性量子井戸領域、1つ以上のGaSb正孔量子井戸を含む正孔インジェクタ領域、及び複数のInAs電子量子井戸を含む電子インジェクタ領域、を含む。本発明によれば、そのようなバンド間カスケード利得媒質は、以下の特徴の1つ又は両方を含む。1正孔インジェクタ領域中のGaSb正孔量子井戸の厚さは、活性量子井戸領域中のGaInSb活性正孔量子井戸の厚さに相応して減らされる。2電子インジェクタ領域中の最後のInAs井戸の厚さは、該媒質の次段の活性利得領域中の最初のInAs活性電子量子井戸の厚さの85と10の間である。本発明に係る利得媒質を組み込むレーザは、高温において約2.5から8μmのmid-IR領域で発振でき、約4.6μmと同じ長さの波長で閾値電流密度が約400A/cm2で閾値出力密度が約900W/cm2の室温連続波動作を達成できる。これらの改善された性能の特性は、本発明の設計上の特徴の予測しなかった結果であり、ICL性能のコンピュータモデルに基づいて発明者が予測した結果と鮮明な対照をなす。本発明は、バンド間カスケード利得媒質及びそれを用いるバンド間カスケードレーザ又は増幅部を含む。本発明は、様々な態様に具体化されうる。以下の記載は、実例として、態様が実施されうる組み合わせと構成を示す。本発明の記載された態様及び/又は実施形態が単に例であることは理解される。また、当業者が他の態様及び/又は実施形態を利用でき又は本開示の範囲から逸脱せずに構造的及び機能的改良を行えることも理解される。例えば、本発明に係るバンド間カスケード利得媒質は、本明細書において特定の構成に配置された特定の厚さの半導体層を含むように記載されているが、当業者は、他の層の厚さ及び構成も用いられうることを理解するだろう。合金組成がGa1-xInxSbのように特定されるときは常に、組成率xをゼロにできることが理解され、このようなときは材料がGaSbになる。さらに、本発明に係る利得媒質は、InAs、Ga1-xInxSb、GaSb、及びAlSb半導体物質を含むように本明細書に記載されているが、他の半導体物質に置換できることを当業者は理解するだろう。例えば、いくつかの実施形態では、歪み補正のために、いくつかのAlSb層に少量のInを導入でき、そのような場合は、構造AlInSbを有するとして示される。あるいは、より低い障壁を望むなら、GaをAlSbに導入してAlGaSbを形成できる。また、他の場合では、格子定数を調整して格子整合又は歪み補正をするために、少量のAsをAlGaSbに加えてAlGaAsSbを形成できる。AlSbへの同様の役割を果たす障壁特性を備える、より一般的な合金は、AlGaInAsSbである。同様に、少量のAl及び/又はAsをGa1-xInxSb物質に導入でき、そのような場合は、それぞれ構造GaAlSb、GaAsSb、及びGaAlAsSbを有するとして示される。正孔量子井戸として機能できる更に一般的な合金は、GaAlInAsSbである。また、以下の記載では、AlSb障壁で分離された2つのGaSb正孔量子井戸を含む正孔インジェクタを前提とし、ここで、2つの正孔量子井戸の総厚さは、正孔インジェクタ中の最上位の価電子状態と、活性正孔量子井戸中の価電子帯最大値との間でΔE≧100meVのエネルギー間隔を得るように調整される。しかしながら、他の場合では、1つ又は3つのGaInSb量子井戸を用いることができ、それらの場合では、ΔE≧100meVのエネルギー間隔が保たれる限り、利得媒質の構成中の他の変形を行うことができる。このようにして、以下に更に詳述するように、本発明は、バンド間カスケード利得媒質及びそれを用いたバンド間カスケードレーザ又は増幅部を含む。本発明に係るバンド間カスケード利得媒質は一連のカスケード化している段を含み、各段は、1つ以上の交互のInAs活性電子量子井戸とGaInSb活性正孔量子井戸を含む活性量子井戸領域、1つ以上のGaSb正孔量子井戸を含む正孔インジェクタ領域、及び複数のInAs電子量子井戸を含む電子インジェクタ領域を含む。本発明によれば、そのようなバンド間カスケード利得媒質は、以下の特徴の1つ又は両方を含む。1正孔インジェクタ領域中のGaSb正孔量子井戸の厚さは、活性量子井戸領域中のGa1-xInxSb活性正孔量子井戸の厚さに相応して減らされる。2電子インジェクタ領域の最後のInAs井戸の厚さは、前記媒質の次の段の活性利得領域中の最初のInAs活性電子量子井戸の厚さの85と110の間であり、相応して減らされる最後のQWsに隣接する2つから4つのInAsインジェクタQWsの厚さである。本発明は、また、上記特徴の1つ以上を有する利得媒質を用いるバンド間カスケードレーザ及び外部共振器レーザを含むことができる。上記のK.マンスールら非特許文献6を参照されたい。非特許文献7及び非特許文献8も参照されたい。そのような利得媒質を組み込む典型的なレーザは、高温で約2.5から8μmのmid-IR領域中、約4.6μmと同じ長さの波長で発振でき、閾値電流密度が約400A/cm2で閾値出力密度が約900W/cm2である室温連続波動作を達成できる。これらの改善された性能特性は、本発明の設計上の特徴の予測しない結果であり、ICL性能のコンピュータモデルに基づいて発明者が予測した結果と鮮明な対照をなす。下記の図3と4が示すように、発明の特徴を組み込む10枚のICLウエハーの試験は、その典型的な閾値電流密度及び閾値出力密度が、発明の特徴を含まずに設計されたICLと比べたときに、一貫して低いことを裏付けている。対照的に、活性領域エネルギーレベルのモデリングは、従来技術の、正孔インジェクタ中の、より厚いGaSb正孔QW、及び電子インジェクタの、より厚い最後のInAsQWが、活性量子井戸に遷移するよりインジェクタ領域中にむしろ正孔と電子が貯まるのを防ぐのに十分なエネルギー間隔を与えるだろうと予測した。そのモデリングは、更に、発明の特徴が閾値電流密度を下げず、閾値出力密度の低下より上昇をおこすように事実上閾値電圧が増加するだろうと予測した。本発明に係る利得媒質の能力は、これらのモデルに基づいて期待された結果と鮮明に対照的であった。本発明に係るバンド間カスケード利得媒質の典型的構造のブロック線図を図1にしめす。ここで、同じ模様の領域が同様の又は非常に類似の材料を示すために用いられている。図1に示され、本明細書に記載されたように、本発明に係るバンド間カスケード利得媒質は、媒質中の電子と正孔の動きを制御する、一連の量子障壁と井戸を形成できる半導体物質の一連の積み重なった層を含むことができる。図1に示すように、本発明に係るバンド間カスケード利得媒質は、一連の縦列の段を含む活性利得領域を含むことができ、各段101は、活性量子井戸QW領域101a、正孔インジェクタ101b、並びに活性利得領域に隣接する最後のInAs量子井戸112及びその最後の井戸に隣接する追加井戸113を含む電子インジェクタ101cを含む。活性利得領域の構成要素は共同して働き、適するバイアスと電気注入の下で結合されるときに媒質からの発光を引き起こす、電子と正孔のエネルギーレベルと波動関数を作り出す。活性利得領域の個々の段101は、利得媒質を構成するために幾度か繰り返される。利得媒質は、更に、活性利得領域の各末端に位置する分離した閉じ込め層SCL106a及び106b、クラッド層108a及び108b、基材111、並びに2つの隣接領域の伝導バンド特性における急激な電圧変化を平滑化するために種々の機能領域の間に配置した遷移領域107a、107b、107c、及び109を含むことができる。また、いくつかの実施形態図示せずでは、基材111とクラッド層108bの間に付加的に接触層を配置できる。加えて、このエピタキシャル構造の上端にn-InAs又は他の適切な上端接触層110を配置できる。当技術分野で知られている半導体バンド間レーザの動作の態様によれば、本発明に係る利得媒質の構造は、伝導及び価電子帯エネルギー、並びに、半導体物質中の電子と正孔の動きと再結合を支配し、レーザによる光子の生成と放出を支配する対応した電子波動関数を作り出す。図2Aと図2Bは、本発明に係る下記の特徴の1つ以上を組み込んだ利得媒質の、次の段の開始に伴う活性利得領域の典型的な段中の伝導帯特性Ecと価電子帯特性Evのプロットを示すブロック図である。図の2Aと2Bに見られるように、活性利得領域の各段は、電子及び正孔活性QWs201、正孔インジェクタ202、及び電子インジェクタ203からなり、新しい段にあっては、再び電子及び正孔活性QWs201で始まり、電子インジェクタ203からカスケード化する。当該技術分野で知られる半導体バンド間カスケードレーザの原理によると、電子ポンプ源から注入された電子は、活性QWs201中の伝導状態に存在する。他の電子源の方向はもちろん可能であるが、図2Aと2B中の構成では、電子は左から右に注入される。光子は、活性QWs中の伝導状態から価電子状態へのバンド間光遷移を経て放射される。一旦、活性QW価電子帯中では、電子は正孔インジェクタ202の最初もし存在するときは、二番目のGaInAlAsSbQW202bへトンネルする。カスケード化を許容する重要な特徴である、InAsとGaInAlAsSbの間のタイプIIエネルギー重複ため、GaInAlAsSb価電子帯中の電子は、電子インジェクタ203の比較的厚い最初のInAsQW203a中の伝導帯状態へ弾性散乱又はトンネルする。一旦伝導帯に戻り、電子は、再利用と追加光子の放出のため、最後のAlInSb障壁203bを通って次の活性QWs201へトンネリングする前に、エネルギーを回復するため、電子インジェクタ203を含む、次第に減少するQWの厚さを有するInAs/AlInSb超格子SLを通して伝播する。複数段のカスケード化は、同時に、全活性利得領域の帯電に要する、より高いバイアス電圧を消費して、全電子に複数の光子放出さらに出力を与える。付与出力用の、より低い電流は、寄生抵抗性及び非抵抗性電圧低下が比較的重要でなくなることを意味するので、このトレードは一般に有利である。本発明によれば、下記の特徴1及び2の1つ又は両方を組み込むことで、バンド間カスケード利得媒質のこれらの態様の動作を改良できる。特徴1-正孔インジェクタ領域中のGaSb正孔井戸の厚さは、Ga1-xInxSb活性正孔井戸の厚さに相応する。本発明の特徴1によれば、正孔インジェクタ中のGaSb正孔井戸の合わせた厚さは、従来技術例えば非特許文献9を参照中の120Åから、活性量子井戸領域中の活性GaInSb正孔井戸の厚さに相応する約40Åから約85Åのはるかに小さい値へ大幅に低減される。本発明に係るバンド間カスケード利得媒質中では、活性QWs201は、InAs活性利得電子量子井戸201b及び201cで囲まれたGa1-xInxSb活性利得正孔量子井戸201aを含むことができる。上述のように、電子と正孔は、活性QWs201中で再結合して光子を生成する。しかしながら、当技術分野で知られているように、場合によっては、電子-正孔の一対からのエネルギーは光子を生成せず、代わりにオージェ再結合として知られているプロセス中で別の電子又は正孔に遷移する。従って、レーザ設計における1つの目標は、非放射崩壊を減らすためにオージェ再結合を抑えて、その結果、発振閾値を減少させることである。最良の電子-正孔波動関数は、可能な限り薄いGaInSb正孔井戸201aで獲得される。しかしながら、これは、高温におけるキャリア寿命を支配する無放射オージェ係数の大きさが、波動関数の重なり合いに対応することも望まれるため、必ずしも最適な構成であるということではない。さらに、理論考察は、内部損失及びオージェ係数が、下側の価電子サブバンドの位置での変化に起因して、正孔井戸の厚さへの非単調な共鳴の依存性を有することを予測する。従って、最適な正孔井戸の厚さは、放射波長の関数にすることができる。最適正孔井戸幅が何であっても、最近のNRL試験結果は、少しの正孔が、応用場と電気的注入でそれらの井戸を満たすように、正孔インジェクタ領域中のGaSb井戸202b中の正孔状態が、価電子帯の最上位よりはるかに低いことを確実にすることが重要であることを示している。従って、本発明の特徴1において、正孔インジェクタ領域中のGaSb正孔井戸202bは、活性利得正孔量子井戸中のサブバンドと正孔インジェクタの量子井戸との間の間隔ΔE≧100meVが保たれるように、活性量子井戸領域中の活性GaInSb正孔井戸201bの厚さに相応する厚さを有する。本発明のこの特徴1における、正孔インジェクタ中のGaSb正孔井戸の複合厚さは、活性量子井戸領域中の活性GaInSb正孔井戸の厚さに相応し、最低約40Åから最大約85Åまでの範囲を定めることができる。例えば、本発明に係るバンド間カスケード利得媒質の1つの典型的実施形態では、活性GaInSb正孔井戸の厚さが20Åのとき、2つのGaSb正孔井戸202bのそれぞれの最適な厚さは、それぞれ約15~25Åと25~35Åであり、総厚さは約40Åから約60Åである。別の典型的実施形態では、活性GaInSb正孔井戸の厚さが30Åのとき、2つのGaSb正孔井戸のそれぞれの最適な厚さは、それぞれ約25~35Åと40~50Åであり、総厚さは約65~85Åである。さらに、この特徴の結果のように改善した性能を得るため、Ga1-xInxSb正孔QW201aは、高い成長品質をそのまま維持しながら例えば、形態論とエックス線の線幅で特徴付けられるように、できるだけ大きい組成xをもつべきである。例えば、上記の最適な厚さは、厚さ10ÅのAlSb障壁がそれらを分離しているGaInSbの活性井戸中で、35のIn組成をとる。Ga1-xInxSb組成物中のInが他の率である他の実施形態では、活性正孔井戸中のサブバンドと正孔インジェクタの井戸の間のΔE≧100meVの間隔が保たれる限り、GaSb正孔井戸の最適な厚さは異なっていてもよい。2つの正孔インジェクタ井戸の厚さは、また、それぞれの正孔サブバンドが両正孔井戸をある程度占有ができるように調整して、その応用場を補填できる。In組成の減少につれて、正孔インジェクタの最適な井戸の厚さは、本発明の好適な実施形態でないが、更に減少する。正孔井戸の許容最小厚さは、大きいΔEのための活性領域へのホール輸送における困難性、活性領域から電子インジェクタへの電子トンネリングへの総障壁の厚さの減少、及び段毎に求められるバイアス電圧の増加、により設定される。本発明に係るこの特徴を備える活性QWs201を有する利得媒質は、環境付近の、より高い温度で、より小さいオージェ崩壊定数を有し、より低いレーザ発振電流密度閾値を示すことを、ICL閾値データの分析は示した。これは、コンピュータモデルで予測された結果と対照的に、より少ない電子と正孔が、レーザ発振閾値に達するのに必要であることを示しているように見える。特徴2-電子インジェクタの最後のInAs井戸の厚さの低減上記の活性量子井戸領域、正孔インジェクタ領域、及び電子インジェクタ領域を有するバンド間カスケード利得媒質中では、活性領域の近くのインジェクタ中の井戸の幅が小さ過ぎると、電子は、活性InAs井戸よりむしろ電子インジェクタ中の状態を占めるだろう。従って、本発明によれば、電子インジェクタ中の電子が所望の振る舞いをするように、活性量子井戸領域中の井戸の厚さに対する電子インジェクタ101cの電子井戸112の厚さを調整できる。本発明のこの特徴2の好適な実施形態では、電子インジェクタ101cの最後の電子井戸112の厚さは、次段の活性量子井戸領域中の、より厚い活性InAs井戸の厚さの85と110の間であろう。理想的構造に基づくモデリングは、≧120の厚さ比率が、インジェクタ量子井戸中の電子の蓄積を最小にするために十分であろうと示唆しているので、このことは従来技術に記載された厚さに反する。例えば、非特許文献10を参照されたい。また、電子インジェクタを通した急速で有効なミニバンド輸送を確実にするため、最後の電子インジェクタ量子井戸112に隣接する2乃至4つの電子量子井戸113の厚さも、相応して減らすべきである。これは、活性電子量子井戸よりむしろインジェクタ中に蓄積する電子の密度を更に減少させるのにも役立つ。隣接するQWsの厚さは、最後のQW中の最低サブバンドエネルギーとそれに至るQWs中のそれらの間のアライメントを保つように調整される。エネルギーレベルがアライメントからかなり外れると、電子伝達は阻害され、電子は最後の井戸中にもはや蓄積しないとしても、電子は隣接する井戸中で潜在的に蓄積しうる。閾値で100kV/cmの典型的応用場において、他の全ての井戸の厚さが右側に隣接するQWsと比べて約20~30増やされているのに対して、最後のQWの横のInAsQWの厚さは、最後のQWに比べて<10増やされている。これは、最初のInAsQWが、我々の前特許出願に記載された40~50Åの範囲中に保たれることを許容する。電子インジェクタの最初の井戸の厚さは、1段当たりの1つのエネルギーギャップより少し降下するが、バイアスで閾値キャリア密度に達する必要により決定され、上記考察に影響を受けない。活性電子QWsに隣接する電子インジェクタ101cのInAsQWsの厚さの低減は、インジェクタ中に存在する電子の濃度低減の目的を達成する。これは、レーザ発振を得るために、より少ない電子は、電場の適用又は電気的注入によって供給される必要があると暗示する。これは、自由キャリア吸収損失の潜在的減少のため、一般に有益である。しかしながら、インジェクタ電子状態が、エネルギーにおいて、それらが供給される必要がある活性状態に比べて高く動かされるとき、インジェクタを通した電子伝達の問題が起こり、結果的に装置性能に影響を与えることが懸念される。我々のICL設計の経験的反復最適化は、この懸念が上記のインジェクタQWの厚さにとって重要でないことを示す。これは恐らく、ICLなどのバンド間レーザ中のキャリア寿命が1ナノ秒より長い又は近いのに対して、関連する伝達時間がピコ秒程度であり、それ故、構造が観察可能な悪影響なしに電子伝達の効率の実質的低下に耐えうるためである。従って、本発明に係るバンド間カスケード利得媒質は上記特徴1と2の1つ以上を含むことができ、そのような利得媒質を組み込むレーザは、以前に開発された利得媒体を用いるレーザより改善された性能を示すだろう。例えば、そのようなレーザは、約2.5から8μmのmid-IR領域中で、高温下、波長が少なくとも約4.6μmで、閾値電流密度が約400A/cm2で閾値出力密度が約900W/cm2である室温連続波動作で発振できる。本発明に係る特徴1のみ又は特徴1と2の両方を有する利得媒質を採用するバンド間カスケードレーザICLの改善した性能を図3と4に示す。図3は、従来技術に係る従来のICL円、特許文献5に記載された特徴のいくつか又は全てを有する利得媒質を採用する使うICL四角、本発明に係る特徴1を有する利得媒質を採用するICL三角、及び本発明に係る特徴1及び2の両方を有する利得媒質を採用するICL星の、各波長におけるレーザ発振閾値に達するのに要する出力密度kW/cmを示す。図に見られるように、本発明に係る利得媒質を採用するICLは、閾値に達するために、通常、いずれの他の従来のICLより低い力密度を、特に4.2μmを超える長い波長で、要した。図4は、レーザ効率を支配する内部電力損失を示し、更に、本発明の特徴1三角又は本発明の特徴1及び2の両方星に係る利得媒質を有するICLの改善した性能を、あらゆる波長、特に4.2μmを超える高い波長において、従来のICLより低い電力損失を示すそのようなICLと共に示す。図3及び4に示される、観測された性能の改善は、予測されなかった。活性領域エネルギーレベルのモデリングは、先行技術の、正孔インジェクタ中の、より厚いGaSbQW、及び電子インジェクタの、より厚い最後のInAsQWが、正孔及び電子が活性量子井戸に移動するよりもインジェクタ領域中に蓄積することを防ぐための適切なエネルギー間隔を提供するだろうと予測した。このモデリングは、本発明の特徴が、閾値電流密度を低下させず、閾値出力密度の低下より上昇を起こすように、事実上閾値電圧を増加させるだろうと予測した。利点と新しい特徴:本発明の様々な利点と新しい特徴は、上述の発明の記載で特定された。これらの利点は、本発明又はそれの選択された構成を採用するレーザ試験装置及びレーザの最近の試験の結果によって確認されてきた。例えば、室温下パルスモードでλ=4.3~4.6μmを発振する5段ICLは、閾値電流密度が729A/cm2から、特徴2の導入で642A/cm2まで、特徴1の導入で496A/cm2まで低下することを示した。特徴1を利用し、λ=4.0μmで動作する5段ICLは、パルス化室温閾値電流密度を366A/cm2程度に低く示した。閾値電流密度におけるこれらの改善は、より高いcw動作温度へ変わり、出力することを期待される。活性、正孔インジェクタ、及び電子インジェクタバンド構造の詳細なモデリングは、先行技術より厚いインジェクタQWが顕著な不利益を受けないと予測する一方、発明の改良を採用されるときの、向上したレーザ性能に関する実験的上の証拠は不明確でない。考え得る1つの解釈は、インジェクタ中の非一様性又は局在化した欠陥及び活性層の厚さが、理想的構造に基づくモデリングによって予測されるよりも、より大きい電流漏出又はより多くのインジェクタ中のキャリアの積み上げを与えるかもしれないというものである。最後の電子及び正孔インジェクタ量子井戸の厚さを減少させると、非理想的状態から大きく外すことにより、これらの望まない効果は潜在的に低減できた。特定の実施形態、態様、及び特徴を記載し、説明したが、本明細書に記載した発明がそれらの実施形態、態様、及び特徴にのみ限定されないだけでなく、本明細書に記載し、請求した本源的発明の趣旨と範囲内でのありとあらゆる改良を予期することを当業者は容易に理解できるであろう。そのような組み合わせ及び実施形態の全ては、本開示の範囲内である。