量子カスケードレーザー
N準位系に一般化した定常状態レート方程式は次のように得られる。
d n i d t = 0 = ∑ j = 1 N n j τ j i − n i ∑ j = 1 N 1 τ i j + I ( δ i N − δ i 1 ) {\displaystyle {\frac {\mathrm {d} n_{i}}{\mathrm {d} t}}=0=\sum \limits _{j=1}^{N}{\frac {n_{j}}{\tau _{ji}}}-n_{i}\sum \limits _{j=1}^{N}{\frac {1}{\tau _{ij}}}+I(\delta _{iN}-\delta _{i1})}
吸収過程は無視できる、すなわち n 1 τ 12 = n 2 τ 23 = 0 {\displaystyle {\frac {n_{1}}{\tau _{12}}}={\frac {n_{2}}{\tau _{23}}}=0} と仮定すると、中段のレート方程式より次の等式を得る。
n 3 τ 32 = n 2 τ 21 {\displaystyle {\frac {n_{3}}{\tau _{32}}}={\frac {n_{2}}{\tau _{21}}}}
帰還型(DFB)量子カスケードレーザーは望ましい波長以外の波長で放出されるのを防ぐために分散ブラッグ反射器(DBR)を導光路上に有すること以外はファブリーペローレーザーと似ている。これにより、高い動作電流でもレーザーのシングルモード動作を強制する。DFBレーザーは主に温度を変えることにより調整できるがDFBレーザーをパルスモードで駆動することによりレーザーの波長が急速にチャープされ、波長領域を高速で掃引できる。