Breed afstembare quantum cascade lasers op basis van gefilterde feedback door middel van III-V/silicium hybride integratie (FWOAL748)

Veel gassen die men wil detecteren of monitoren in onze omgeving hebben optische absorptielijnen in het midden-infrarood (mid-infrared of Midir). Deze absorptielijnen vormen een "vingerafdruk" voor een bepaalde molecule, waardoor Midir spectroscopische detectiesystemen de aanwezigheid (en concentratie) van specifieke moleculen zeer nauwkeurig kunnen meten. Deze spectroscopische detectie systemen vinden hun toepassing bijvoorbeeld bij het controleren van uitlaatgassen van auto's en het testen van de luchtkwaliteit, maar ook in verschillende biomedische toepassingen. Het is bekend dat de concentratie van bepaalde verbindingen (bv. NO en CO) in de uitgeademde lucht van een patiënt kan wijzen op bijvoorbeeld diabetes of nierziekten. Het volledige potentieel van Midir spectroscopie wordt op heden echter nog niet ten volle benut, en dit voornamelijk vanwege het ontbreken van gevoelige, betaalbare en draagbare meetinstrumenten. In dit project willen we een belangrijke ontwikkeling op dit gebied maken door het ontwikkelen van golflengte-afstembare, compacte en goedkope quantum cascade lasers in het midden-infrarode golflengtegebied. Het golflengte-afstemmechanisme zullen we baseren op golflengte selectieve terugkoppeling van licht in de halfgeleiderlaser. Deze terugkoppeling zal gerealiseerd worden aan de hand van een thermisch afstembare, op silicium gebaseerde fotonische geïntegreerde schakeling. Deze aanpak onderscheidt zich van de huidige state-of-the-art systemen, die beweegbare externe diffractie-spiegels gebruiken om de feedback te implementeren, en kan leiden tot de alomtegenwoordige inzet van deze laser bronnen in handheld apparaten die gebruikt worden om het milieu of onze gezondheid te monitoren.

Trefwoorden:Holography, Non-Linear Optics, Photonics, Optival Instrumentation, Optical Computing, Semiconductor Technology, Optical Switches And Modulators, Optical Fibre Sensors, Optical Measurements, Optical Materials, Optical Interconnects, Optical Instrumentation, Vcsels, Micro-Optics, Opto-Electronic Devices, Plastic Photonics

Disciplines:Optica, elektromagnetische theorie, Materialenwetenschappen en -techniek, Nanotechnologie, Klassieke fysica, Toegepaste wiskunde