Terahertz lasing without inversion based on quantum coherence between intersubband transitions: Pumping and lasing

Das Ziel des Projektes ist der Nachweis von Terahertz-Lasing auf der Grundlage von Quantenkohärenz zwischen Intersubband-Übergängen, dessen Konzept vor kurzem von I. Waldmueller et al. [Phys. Rev. Lett. 99, 117401 (2007)] theoretisch gezeigt wurde. Dagegen wird Lasing in konventionellen Quantenkaskadenlasern (QKLn) für den mittleren Infrarot-Bereich (MIR) und Terahertz-Bereich (THz) durch Besetzungsinversion auf der Grundlage von resonantem Tunneln erreicht. Da Lasing basierend auf Quantenkohärenz nicht auf der Besetzungsinversion basiert, sollte die thermisch-getriebene Depopulation des oberen Laserniveaus nicht Lasing verhindern und wir erwarten THz-Lasing sogar bei Raumtemperatur. Die Herausforderung für die Realisierung eines Lasers ist die Übertragung des theoretischen Konzepts von Waldmueller et al. auf ein reales System, das aus einer im MIR-Bereich gepumpten, elektrisch getriebenen kaskadierten Struktur auf der Basis von GaAs/(Al,Ga)As Quantenschichten besteht. Wir erwarten, dass der Laser zwischen 3 und 4 THz bei Temperaturen oberhalb von 240 K emittiert.