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Lexikon der Optik: Quantum-well-Laser

Quantum-well-Laser (quantum well, engl., "Quanten-Brunnen" bzw. "Quanten-Topf"), ein spezieller Heterostrukturlaser (Injektionslaser), dessen aktive Schicht so ausgebildet ist, daß sich der räumliche Potentialverlauf für die Leitungselektronen (Entsprechendes gilt für die Löcher) in der zur Schicht senkrechten Richtung aus mehreren, voneinander getrennten "Töpfen" zusammensetzt, die so schmal sind (etwa 20 nm), daß einmal geringe Verluste für die Ladungsträger erreicht werden und zum anderen spezifisch quantenmechanische Effekte zur Geltung kommen. Eine besondere Ausführungsform ist die mit nur einem Potentialtopf.

Der Potentialverlauf wird dabei durch eine räumliche Änderung des Mischungsverhältnisses x bei einem Mischkristall, z.B. GaxAl1-xAs, verwirklicht. Die Herstellung derartiger Supergitter erfordert eine hochentwickelte Technologie.

Für ein in einem Topf befindliches Teilchen ergeben sich nach der Quantentheorie diskrete Energieniveaus, die um so weiter auseinander liegen, je schmaler der Topf ist. Das ermöglicht Laserausstrahlung bei kürzeren Wellenlängen λ bis in den sichtbaren Spektralbereich hinein (λ

0,4 μm) bei hohen Leistungen (400 W im 40 ps-Impulsbetrieb und 8 W kontinuierlich) und kleinem Schwellenstrom (minimal 1 mA).

Anwendung finden Q. bevorzugt in der Laserspektroskopie, der optischen Nachrichtenübertragung und Speichertechnik wie auch der Materialbearbeitung.

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