量子カスケードレーザー
現在は2.63μmから250μmの範囲をカバーしている(磁場を印加すると355μmまでなる)。
d n 2 d t = n 3 τ 32 + n 1 τ 12 − n 2 τ 21 − n 2 τ 23 {\displaystyle {\frac {\mathrm {d} n_{2}}{\mathrm {d} t}}={\frac {n_{3}}{\tau _{32}}}+{\frac {n_{1}}{\tau _{12}}}-{\frac {n_{2}}{\tau _{21}}}-{\frac {n_{2}}{\tau _{23}}}}
d n 1 d t = n 2 τ 21 + n 3 τ 31 − n 1 τ 13 − n 1 τ 12 − I o u t {\displaystyle {\frac {\mathrm {d} n_{1}}{\mathrm {d} t}}={\frac {n_{2}}{\tau _{21}}}+{\frac {n_{3}}{\tau _{31}}}-{\frac {n_{1}}{\tau _{13}}}-{\frac {n_{1}}{\tau _{12}}}-I_{\mathrm {out} }}
定常状態において、時間微分は0に等しく I i n = I o u t = I {\displaystyle I_{\mathrm {in} }=I_{\mathrm {out} }=I} である。
量子カスケードレーザー(りょうしカスケードレーザー、英: Quantum cascade laser, QCL)は遠赤外線を発する半導体レーザーである。1994年にベル研究所のJerome Faist、フェデリコ・カパッソ、Deborah Sivco、Carlo Sirtori、Albert Hutchinson、アルフレッド・チョーにより実証された。
典型的な半導体レーザーではバルク材料のバンドギャップを横切って電子・正孔対が再結合することにより光子が放出されるが、QCLはユニポーラであり、ヘテロ接合を繰り返すことによって形成される多重量子井戸内のサブバンド間遷移(英語版)を発光原理とする。このアイデアは1971年に提案された。