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1. (WO2016087888) QUANTUM CASCADE LASER WITH CURRENT BLOCKING LAYERS
Latest bibliographic data on file with the International Bureau   

Pub. No.:    WO/2016/087888    International Application No.:    PCT/IB2014/002666
Publication Date: 09.06.2016 International Filing Date: 03.12.2014
IPC:
H01S 5/22 (2006.01), H01S 5/227 (2006.01), H01S 5/34 (2006.01)
Applicants: ALPES LASERS SA [--/CH]; Avenue des Pâquiers 1 CH-2072 St-Blaise (CH)
Inventors: BISMUTO, Alfredo; (CH).
FAIST, Jérôme; (CH).
GINI, Emilio; (CH).
HINKOV, Borislav; (CH)
Agent: ABACUS PATENTANWÄLTE; Klocke Späth Barth Zürichstrasse 34 CH-8134 Adliswil|Zürich (CH)
Priority Data:
Title (EN) QUANTUM CASCADE LASER WITH CURRENT BLOCKING LAYERS
(FR) LASER À CASCADE QUANTIQUE À COUCHES DE BLOCAGE DU COURANT
Abstract: front page image
(EN)Semiconductor Quantum Cascade Lasers (QCLs), in particular mid-IR lasers emitting at wavelengths of about 3 - 50 µm, are often designed as deep etched buried heterostructure QCLs. The buried heterostructure configuration is favored since the high thermal conductivity of the burying layers, usually of InP, and the low losses guarantee devices high power and high performance. However, if such QCLs are designed for and operated at short wavelengths, a severe disadvantage shows up: the high electric field necessary for such operation drives the operating current partly inside the insulating burying layer. This reduces the current injected into the active region and produces thermal losses, thus degrading performance of the QCL. The invention solves this problem by providing, within the burying layers, effectively designed current blocking or quantum barriers of, e.g. AIAs, InAIAs, InGaAs, InGaAsP, or InGaSb, sandwiched between the usual InP or other burying layers, intrinsic or Fe-doped. These quantum barriers reduce the described negative effect greatly and controllably, resulting in a QCL operating effectively also at short wavelengths and/or in high electric fields.
(FR)L'invention concerne des lasers à cascade quantique (QCL) à semi-conducteurs, et en particulier des lasers à infrarouges moyens qui émettent à des longueurs d'onde d'environ 3 à 50 µm, et qui sont souvent conçus sous forme de QCL à hétéro-structure enfouie par gravure profonde. La configuration à hétéro-structure enfouie est favorisée, étant donné que la conductivité thermique élevée des couches d'enfouissement, généralement en InP, et les faibles pertes garantissent des dispositifs à forte puissance et à hautes performances. Cependant, si ce genre de QCL est conçu pour des longueurs d'onde courtes et fonctionne à des longueurs d'onde courtes, un grave inconvénient subsiste : le champ électrique élevé nécessaire à ce fonctionnement entraîne le courant de fonctionnement partiellement à l'intérieur de la couche d'enfouissement isolante. Cela réduit le courant injecté dans la région active et produit des pertes de chaleur, ce qui dégrade les performances du QCL. L'invention résout ce problème en prévoyant, à l'intérieur des couches d'enfouissement, des barrières de blocage du courant ou des barrières quantiques efficacement conçues, en AIAs, en InAIAs, en InGaAs, en InGaAsP, ou en InGaSb par exemple, prises en sandwich entre les couches d'enfouissement habituelles en InP ou autre, intrinsèques ou dopées au Fe. Ces barrières quantiques réduisent l'effet négatif décrit de manière considérable et contrôlée, ce qui permet d'obtenir un QCL qui fonctionne de manière efficace également à des longueurs d'onde courtes et/ou dans des champs électriques élevés.
Designated States: AE, AG, AL, AM, AO, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BH, BN, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CL, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DO, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, GT, HN, HR, HU, ID, IL, IN, IR, IS, JP, KE, KG, KN, KP, KR, KZ, LA, LC, LK, LR, LS, LU, LY, MA, MD, ME, MG, MK, MN, MW, MX, MY, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PA, PE, PG, PH, PL, PT, QA, RO, RS, RU, RW, SA, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, ST, SV, SY, TH, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, ZA, ZM, ZW.
African Regional Intellectual Property Organization (BW, GH, GM, KE, LR, LS, MW, MZ, NA, RW, SD, SL, ST, SZ, TZ, UG, ZM, ZW)
Eurasian Patent Organization (AM, AZ, BY, KG, KZ, RU, TJ, TM)
European Patent Office (AL, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV, MC, MK, MT, NL, NO, PL, PT, RO, RS, SE, SI, SK, SM, TR)
African Intellectual Property Organization (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, KM, ML, MR, NE, SN, TD, TG).
Publication Language: English (EN)
Filing Language: English (EN)