لیزر آبشاری کوانتوم نوعی از لیزر نیمه رسانااست که دارای تابش در بخش میانه تا انتهای مادون قرمز طیف الکترومغناطیسی است و نخستین بار توسط جرومه فیست، فدریکو کاپاسو، دبورا سیوکو، کارلو سیرتوری، آلبرت هاچینسون و آلفرد چو در لابراتورهای بل در سال ۱۹۹۴ نمایش داده شدند.^[۱]
بر خلاف لیزرهای نیمه رسانای بین نواری معمول که تابش الکترومغناطیس را از طریق بازترکیب جفتهای الکترون – حفره در نوار ممنوعه ماده می‌تابانند، QCLها تک قطبی هستند و تابش لیزری آنها از طریق استفاده از انتقال بین زیرنواری در یک مجموعه تکرارشونده از چندین ساختار ناهمگون چاه کوانتوم انجام می‌شود، ایده‌ای که نخستین بار در ۱۹۷۱ توسط کازارینوف و سوریس در مقاله امکان تقویت امواج الکترومغناطیسی در یک نیمه رسانا با استفاده از یک اَبَرشبکه مطرح شد.

لیزرهای نیمه هادی به عنوان مهمترین منابع انتقال اطلاعات در سالهای اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته اند . این مهم توسط استفاده از فیبرهای نوری که قابلیت و توانایی تبادل اطلاعات در حجم بالا را دارند صورت می گیرد . عمده ترین گروه از لیزرها که عملکرد تک فرکانسی دارند عبارتند از لیزرهای فیدبک توزیع شده که در چند دهه اخیر مطالعات و جزئیات آنها بررسی و ارائه شده است . این گونه لیزرها به دلیل داشتن پاسخ فرکانسی نسبتا خوب کاربردهای زیادی دارند . پس با توجه به موارد فوق می توان طرحی ارائه نمود که ترکیبی از یک لیزر تک فرکانسی با پاسخ مدولاسیون مناسب باشد و این تلفیقی از یک لیزر فیدبک گسترده و موجبر برآمده است . در هر بخش با در نظر گرفتن کلیه پارامترهای ثابت محاسبات را دنبال نموده و نهایتا توزیع میدان انتها توسط ضرب کردن تعداد متناهی از ماتریسهای انتقالی و تشکیل یک ماتریس کل به توزیع میدان ابتدا مرتبط شده است . از روی این ماتریس می توان شرایط آستانه لیزر را نیز بدست آورد .

لیزرهای میکروحلقه نیمه‌هادی (SMRLs) در مدارهای منطقی نوری بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند و مطالعات زیادی بر روی آن‌ها صورت گرفته است. در این زمینه با استفاده از معادلات آهنگ لیزر نیمه‌هادی و در نظر گرفتن اثرات اپتیکی غیر خطی مانند پس پراکندگی، اثر اشباع متقابل بهره، اثر خود اشباعی و … رفتار لیزر را بررسی و شرایط پایداری مدهای آن را مورد مطالعه قرار داده‌اند. در اغلب این بررسی‌ها تنها تغییرات زمانی این مدها مورد توجه بوده و در معدود مواردی به تأثیر اثرات غیرخطی بر روی رفتار مکانی لیزر پرداخته شده است. در این پایان نامه، هم تغییرات مکانی و هم تغییرات زمانی میدان‌های منتشر شونده را در لیزر در نظر گرفته-ایم. در لیزر میکروحلقه نیمه‌هادی در حضور بازتاب‌های موجبر، پسخوران خارجی تولید می‌شود که موجب از بین رفتن تبهگنی مدهای ساعت‌گرد (CW) و پاد ساعت‌گرد (CCW) و تبدیل به دو مد جدید با فرکانس می شود .

کاربردهای لیزر

• کاربرد لیزر در صنعت: برشکاری ، جوشکاری ، تراشکاری ، سوراخ کردن با لیزر و … .
• کاربرد لیزر در پزشکی: جراحی لیزری ، ساخت چاقوی ظریف لیزری ، جلوگیری از خونریزی جراحیها و … .
• کاربرد لیزر در صنایع نظامی: ردیاب لیزری ، فاصله یاب لیزری ، بمب لیزری و … .
• کاربرد اساسی لیزر در اسپکتروسکوپی است.
• سرمایش لیزری و تولید دماهای خیلی پایین

منبع : http://mehrmihan.ir/semiconductor-laser-applications-feedback/