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The physical principles of terahertz silicon lasers based on intracenter transitions

Pavlov, S.G. und Zhukavin, R.Kh. und Shastin, V.N. und Hübers, Heinz-Wilhelm (2013) The physical principles of terahertz silicon lasers based on intracenter transitions. physica status solidi (b), 250 (1), Seiten 9-36. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. doi: 10.1002/pssb.201248322.

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Offizielle URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pssb.201248322/abstract;jsessionid=EE616CE5EC91CC63A24144452706B896.d04t04

Kurzfassung

The first silicon laser has been reported in the year 2000. It is based on impurity transitions of the hydrogen-like phosphorus donor in monocrystalline silicon. Several lasers based on other group-V donors in silicon have been demonstrated since then. These lasers operate at low lattice temperatures under optical pumping by a mid-infrared laser and emit light at discrete wavelengths in the range from 50 µm to 230 µm (between 1.2 THz and 6.9 THz). Dipole-allowed optical transitions between particular excited states of group-V substitutional donors are utilized for donor-type terahertz (THz) silicon lasers. Population inversion is achieved due to specific electron-phonon interactions inside the impurity atom. This results in long-living and short-living excited states of the donor centers. Another type of the THz laser utilizes stimulated resonant Raman-type scattering of photons by a Raman-active intracenter electronic transition. By varying the pump laser frequency, the frequency of the Raman intracenter silicon laser can be continuously changed between at least 4.5 THz and 6.4 THz. The gain of the donor and Raman-type THz silicon lasers is in the order of 0.5 cm-1 to 10 cm-1 which is similar to the net gain realized in THz quantum cascade lasers and infrared Raman silicon lasers. In addition, fundamental aspects of the laser process provide new information about the peculiarities of electronic capture by shallow impurity centers in silicon, lifetimes of nonequilibrium carriers in excited impurity states, and electron-phonon interaction.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/80280/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The physical principles of terahertz silicon lasers based on intracenter transitions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Pavlov, S.G.sergeij.pavlov (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhukavin, R.Kh.Institute for Physics of Microstructures, RAS, N.Novgorod, RussiaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shastin, V.N.Institute for Physics of Microstructures, Russian Academy of Sciences, Nizhny Novgorod, RussiaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hübers, Heinz-WilhelmHeinz-Wilhelm.Huebers (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2013
Erschienen in:physica status solidi (b)
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:250
DOI:10.1002/pssb.201248322
Seitenbereich:Seiten 9-36
Verlag:Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA
Status:veröffentlicht
Stichwörter:silicon laser, terahertz
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Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Experimentelle Planetenphysik
Hinterlegt von: Pavlov, Dr. Sergey
Hinterlegt am:08 Jan 2013 09:54
Letzte Änderung:07 Nov 2023 08:15

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