JP2015508243A - 表面発光多波長分布帰還型同心環形レーザ - Google Patents

表面発光多波長分布帰還型同心環形レーザ Download PDF

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Abstract

同心円をなして配置された、複表面発光−中ＩＲ−多波長−分布帰還型量子カスケード環形レーザが開示される。レーザは中赤外領域において光利得を生じるために量子カスケードコア構造を利用し、いくつかの波長を同時にまたは順次に発生することができる。そのようなデバイスの作製方法も使用方法とともに開示される。

Description

関連出願の説明
本出願は、２０１２年２月２８日に出願された米国仮特許第６１/６０４１７０号の、米国特許法第１１９条の下の優先権の恩典を主張する。本明細書は上記仮特許出願の明細書の内容に依存し、上記仮特許出願の明細書の内容はその全体が本明細書に参照として含められる。
本明細書は全般には半導体利用レーザに関し、さらに詳しくは、いくつかの波長を同時にまたは順次に発生させるための同心環でつくられた活性コアを有する、中赤外領域における分布帰還型レーザに関する。そのようなデバイスの作製方法及び使用方法も開示される。
分布帰還型（ＤＦＢ）レーザは、レーザの活性領域に回折格子を組み込む、固体ダイオードレーザ技術である。ＤＦＢ構成により、安定で、温度変化によりいくらかは可変の単一波長の、発光が可能になる。ＤＦＢレーザは、デバイスの精確で安定な波長が極めて重要である、光通信用途に広く用いられている。
しかし、ＤＦＢレーザの限られた波長可変性は多くの問題を生じ、他の分野におけるデバイスの総合的な有用性を制限する。ＤＦＢレーザの長所をさらに広い波長範囲にかけて拡張できれば、赤外線逆探知、ガス検知、通信及びその他の用途のような分野において有益であろう。
第１の実施形態は、超格子を形成する少なくとも２つの、組成が同じではない、層を有する利得材料、及び共通の中心をもつ同心円をなして配置された少なくとも２つの円環形レーザ発振区画を有するレーザであって、回折格子が不等な周期またはブラッグ波長を有し、レーザ区画が電気的分離領域によって隔てられている、レーザを含む。いくつかの実施形態において、利得材料はサブバンド間遷移によって光子を発生する。いくつかの実施形態において、レーザ発振区画は、半絶縁性層を含む電気的分離領域により、及びｎ型クラッド層の高ドープ部分の除去により、隔てられる。いくつかの実施形態において、レーザ区画の内の少なくとも１つからの発光波長は約２.５μｍから約１５μｍである。いくつかの実施形態において、超格子の少なくとも１つの層はＧａｘＩｎ１−ｘＡｓを含み、ここでｘは０から１である。いくつかの実施形態において、超格子の少なくとも１つの層はＡｌｙＩｎ１−ｙＡｓを含み、ここでｙは０から１である。他の実施形態において、活性領域は少なくとも１つ、２つまたは３つの活性スタックを含む。いくつかの実施形態において、レーザ区画はパルスモードでレーザ発振する。いくつかの実施形態において、レーザパルス幅は約１０ｎｓから約１ｍｓである。他の実施形態において、レーザ区画は連続波モードでレーザ発振する。いくつかの実施形態において、全レーザ区画は同時に発光を開始することができる。いくつかの実施形態において、レーザ区画は順次に発光が開始される。
第２の実施形態は、一実施形態からの少なくとも１つのレーザイベントを試料に印加する工程及び光が試料と相互作用した後に光の少なくとも一部を収集する工程を含む、試料からの信号を検出する方法を含む。いくつかの実施形態において、レーザ波長は中赤外領域にある。いくつかの実施形態において、光を収集する工程は試料の中赤外吸光度に関する情報を提供する。いくつかの実施形態において、試料は、固相、気相または液相にある。いくつかの実施形態において、光を収集する工程は試料の中赤外反射率に関する情報を提供する。いくつかの実施形態において、試料は気相または液相にある。
図１は２３５０ｃｍ−１近傍におけるＣＯ２の吸収スペクトルを示す。 図２は濃度が異なるブドウ糖の吸収スペクトルを示す。 図３Ａは、上面発光中ＩＲ−３波長分布帰還型（ＤＦＢ）量子カスケード（ＱＣ）同心環形レーザの上面図及び断面図を示す。それぞれの環形レーザの金属コンタクト（３００）は図示されていないボンディングパッドに接続される。光及び電流（キャリア）（３３０）は半絶縁性（ＳＩ）ＩｎＰ電流遮断層によって閉じ込められる。閉じ込めのための別法は隆起リッジによって与えることができる。 図３Ｂは底面発光ＤＦＢ−ＱＣ同心環形レーザを示す。図３Ａと同様に、それぞれの環形レーザの金属コンタクト（３００）は図示されていないボンディングパッドに接続され、光及び電流（キャリア）は半絶縁性（ＳＩ）ＩｎＰ電流遮断層によって閉じ込められる。閉じ込めのための別法は隆起リッジによって与えることができる。 図４は、図２に示されるブドウ糖の５つの吸収ピークに一致するように選ばれた５つの異なる周期をもつ、５つの回折格子の反射スペクトルを示す。 図５はＱＣコアのスタックからの自然発光スペクトルを示す。それぞれのコアの利得ピークはサンプリング波長の１つの近傍にあるように設計される。
本発明は、以下の詳細な説明、図面、実施例及び特許請求の範囲、並びにそれぞれの先の説明及び以降の説明を参照することで、より容易に理解することができる。しかし、本発明の組成、物品、デバイス及び方法の開示及び説明の前に、本発明が、別途に指定されない限り、開示される特定の組成、物品、デバイス及び方法に限定されず、したがって、もちろん変わり得ることは当然である。本明細書に用いられる術語が特定の態様を説明することだけが目的とされており、限定は目的とされていないことも当然である。
本発明の以下の説明は現在知られている実施形態において本発明の教示を可能にするとして与えられる。この目的のため、当業者であれば、本明細書に説明される本発明の様々な態様に多くの変更を行うことができ、それでも本発明の有益な結果が得られることを認め、理解するであろう。本発明の望ましい利点の内のいくつかが本発明の特徴の内のいくつかを選択することによって、他の特徴は用いずに、得られ得ることも明らかであろう。したがって、当業者であれば、本発明への多くの改変及び改訂が可能であり、いくつかの状況においては望ましくさえあり、本発明の一部であることを認めるであろう。したがって、以下の説明は本発明の原理の例証として与えられており、本発明を限定するものではない。
開示される方法及び組成物のために用いることができ、それらとともに用いることができ、それらの準備／作製に用いることができ、あるいはそれらの実施形態である、材料、化合物、組成物及びコンポーネントが開示される。上記及びその他の材料が本明細書に開示され、そのような材料の組合せ、サブセット、相互作用、群等が開示される場合、それらの化合物の様々な個別的及び総括的な組合せ及び置換のそれぞれへの特定の言及は明示的になされていないかもしれない場合であっても、それぞれが特定的に本明細書で考えられ、説明されていると理解される。すなわち、置換要素Ａ，Ｂ及びＣからなる群が、また置換要素Ｄ，Ｅ及びＦからなる群も、開示され、組合せ実施形態の例Ａ−Ｄが開示されていれば、それぞれは個別的及び総括的に考えられている。すなわち、この例においては、組合せＡ−Ｅ，Ａ−Ｆ，Ｂ−Ｄ，Ｂ−Ｅ，Ｂ−Ｆ，Ｃ−Ｄ，Ｃ−Ｅ及びＣ−Ｆのそれぞれも特定的に考えられていて、Ａ，Ｂ及またはＣとＤ，Ｅ及び／またはＦ並びに組合せ例Ａ−Ｄの開示により、開示されていると見なされるべきである。同様に、これらのいかなるサブセットまたは組合せも特定的に考えられ、開示されている。すなわち、例えば、Ａ−Ｅ，Ｂ−Ｆ及びＣ−Ｅからなる部分群が、Ａ，Ｂ及び／またはＣとＤ，Ｅ及び／またはＦ並びに組合せ例Ａ−Ｄの開示によって、特定的に考えられていて、開示されていると見なされるべきである。この概念は、開示される組成物の作成及び使用の方法における組成物のいかなる成分及び工程も含むがこれらには限定されない、本開示の全ての態様に適用される。すなわち、実施することができる様々な付加工程があれば、そのような付加工程のそれぞれが開示される方法の実施形態のいずれか特定の実施形態または実施形態の組合せとともに実施することができ、そのような組合せのそれぞれが特定的に考えられていて、開示されていると見なされるべきであると、理解される。
本明細書及び以下の特許請求の範囲においては、以下の意味を有すると定義される多くの用語への言及がなされるであろう。
単数形及び複数形の「含む」または同様の用語は包含を意味するが、限定は意味しない。すなわち、包括的であるが、排他的ではない。
用語「約」は、別途に言明されない限り、その範囲にある全ての用語を指す。例えば、約１，２または３は約１，約２または約３と等価であり、さらに、約１〜３，約１〜２及び約２〜３を含む。組成物、コンポーネント、構成成分、添加物及び同様の態様並びにこれらの範囲について開示される特定の及び好ましい値は説明だけのためであり、他の定められた値または定められた範囲内の他の値を排除しない。本開示の組成物及び方法は、本明細書に説明される、いずれの値の、あるいは、値、特定の値、一層特定の値及び好ましい値のいずれの組合せも有する組成物及び方法を含む。
本明細書に用いられるように、不定冠詞‘a’または‘an’及び対応する定冠詞‘the’は、別途に指定されない限り、少なくとも１つまたは１つ以上を意味する。
本明細書に用いられるように、「超格子」は、量子井戸閉じ込め及びサブバンド間遷移を生じさせる、バンドギャップが異なる少なくとも２つの半導体材料を含む（例えば、米国仮特許出願第６１/５６４３７５号明細書を見よ。この明細書はその全体が本明細書に参照として含められる）。少なくとも２つの半導体材料の厚さは格子内で変わることができ。あるいは一定の厚さとすることができる。材料の厚さが変わる場合、厚さは線形または非線型の態様で変わることができる。
本明細書に用いられるように、「ステージ」は電子の注入領域から活性領域への遷移を可能にする超格子によって形成された一連の量子井戸を含む。本明細書に用いられるように、「スタック」は一連のステージを含む。「活性領域」または「コア」は少なくとも１つのスタックからなり、光放射を生じるレーザの領域を表すために用いられる。
第１の実施形態は、複数の波長を同時にまたは時間的に順次して発生させるための、複表面発光−中ＩＲ−多波長−分布帰還型量子カスケード同心環形レーザ（ＤＦＢ-ＱＣ-ＣＲＬ）を含む。いくつかの実施形態において、ＤＦＢ-ＱＣ-ＣＲＬは共通中心軸を共有する同心構成にある。いくつかの実施形態において、それぞれのＤＦＢ-ＱＣ環形レーザのレーザ発振波長はそれぞれ自体の二次回折格子によって決定される。いくつかの実施形態において、全てのＤＦＢ-ＱＣ環形レーザは同じ方向の同じ空間に向けて光を放射する。より多くの波長を必要とするいくつかの用途に対し、同心環形レーザは一チップ内で一次元または二次元で反復させることができ、全てのレーザは同じ空間点に向けて光を放射するように構成することができる。
いくつかの実施形態において、ＤＦＢ-ＣＲＬは赤外（ＩＲ）領域でレーザ発振する。いくつかの実施形態において、ＤＦＢ-ＣＲＬは約２.５μｍから約１５μｍの領域でレーザ発振する。そのようなデバイスは単分子の広い吸収線または異なる分子による数本の吸収線をサンプリングすることができる。実施形態を形成する方法は分布帰還型（ＤＦＢ）量子カスケードレーザ（ＱＣＬ）に用いられる作製プロセスと同様の作製プロセスの使用を含む。本明細書の実施形態は、より小型、より高速及びより低コストであることから、波長可変外部キャビティ（ＥＣ）ＱＣＬを置き換えることができる点で有利である。さらに、ＤＦＢ-ＱＣＬアレイにはアレイの出力を結合して１本の光ビームにするための光結合光学系が必要であるから、実施形態はＤＦＢ-ＱＣＬアレイに優る、寸法及びコスト上の利点も有する。
実施形態が有用であり得る特定の用途の１つは赤外（ＩＲ）分光法による化学分析にある。化学結合の振動による中ＩＲ領域における強い吸収線は分子組成の同定に用いることができる。ＤＦＢ-ＱＣＬのような波長可変中ＩＲ光源は吸収線の周りの波長を走査するために用いることができる。従来のＤＦＢ-ＱＣＬは約１０ｃｍ−１の狭い波長可変範囲を有し、小さな分子の吸収線のような、狭い吸収線の内の１本を検出するために用いられることが多いが（例として、図１は２３５０ｃｍ−１近傍、すなわち４.２〜４.３μｍの範囲の、ＣＯ２の吸収線を示す）。本発明の実施形態はかなり広い波長カバレッジを有し、大きな分子の広い吸収線を検出するために用いることができる（図２はブドウ糖の９５０〜１２００ｃｍ−１における吸収を示す）。
コアはレーザ発振の達成に必要な光利得を提供する。レーザのコアは量子カスケード（ＱＣ）領域またはバンド間カスケード（ＩＣ）領域のスタックを有することができる。光利得が広いいかなるＱＣ構造またはＩＣ構造も用いることができる。いくつかの実施形態において、コアはＩＣ構造を有する。それぞれのコアの利得ピークは、図５に示されるように、サンプリング波長の内の１つの近くにあるように設計される。短波長の光学モードは長波長の光学モードより狭いから、通常、短波長側に光利得があるコアほど光学モードの中心に近づけて配されるべきである。
実施形態は超格子を形成する、少なくとも２つの、組成が同じではない層を有する利得材料を含む。適切な層厚設計により、レーザ発光を達成するに必要な系内の反転分布を工作することが可能である。層厚は、所望の設計に依存して、同じとすることができ、あるいは異ならせることができる。いくつかの実施形態において、層は約１Åから約５００Åの厚さを有する。いくつかの実施形態において、層は約１０Åから約１００Åの厚さを有する。いくつかの実施形態において、層は、約１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０，３５，４０，４５，５０，５５，６０，７０，８０，９０，１００，１２５，１５０，１７５，２００，２５０，３００，３５０，４００，４５０，または５００Åの厚さを有する。
利得材料の層の形成に用いられ得る材料は一般に、IV族、III-V族及びII-VI族の半導体のような、半導体を含む。いくつかの実施形態において、層には、ＧａＡｓ，ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ，ＳｉｘＧｅ１−ｘ，またはＧａｘＩｎ１−ｘＡｓとＡｌｙＩｎ１−ｙＡｓ，ＧａＳｂ，ＩｎＡｓ，ＡｌＳｂ，ＧａｘＩｎ１−ｘＳｂを含めることができる。ここでｘ及びｙは０から１である。
超格子利得材料は様々な手法、例えば、分子ビーム成長法（ＭＢＥ）（ガスソースＭＢＥ及びＭＯ-ＭＢＥを含む）、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）またはスパッタリングを用いて作製することができる。これらの方法により、わずか数原子層の厚さの層の作成が可能になる。
実施形態は光導波路をさらに含むことができる。光導波路は、本明細書に用いられるように、光スペクトル内の電磁波を誘導する物理的構造を含む。いかなる特定のタイプの導波路にも限定されないが、普通に用いられる光導波路の一タイプはリッジ導波路である。リッジ導波路は、量子カスケード利得材料に平行トレンチをエッチングして、一般に約１０μｍ幅で数ｍｍ長の、ただしその必要はない、ＱＣ材料の孤立環を形成することによってつくられる−環形レーザの場合、導波路は円形または環形の構造を有する。横モード閉じ込めは、トレンチ内の誘電材料堆積によって達成することができ、次いで、リッジ全体は一般に、電気コンタクトを提供するため及び発光時のリッジからの熱の除去に役立てるため、金でコーティングされる。さらに普通には、横モード閉じ込めは、レーザがＩｎＰ基板上に成長されていれば、ＩｎＰのような半絶縁性材料をトレンチ内に成長させることで達成される。光は上面及び底面から放射される。
実施形態は反射防止層または無反射層（ＡＲ層）をさらに含むことができる。本明細書に用いられるように、ＡＲ層はデバイスの少なくとも１つの面に施されて、特にＩＲ領域における、反射を減じる光学膜を含む。ＡＲ層は、屈折率整合、単層干渉、多層干渉またはモスアイ（ナノ構造化）のような、いずれかのタイプとすることができる。いくつかの実施形態において、ＡＲ膜は、約１０％、５％、４％、３％、２％、１％、０.５％、０.１％、０.０１％または０.００１％より小さいか、あるいは０％の、損失を与える。
実施形態は共通中心点をもつ同心円をなして配置された少なくとも２つのレーザ区画をさらに含み、それぞれの区画は回折格子を有し、回折格子は不等な周期またはブラッグ波長を有する。回折格子は、本明細書に用いられるように、複数の、屈折率が変わる、交互する材料の層で形成されるか、あるいは、導波路内の実効屈折率の周期的変化を生じさせる、（高さのような）何らかの特性の周期的変化によって形成される、構造を有する。それぞれの層境界が光波の部分反射をおこさせる。波長が周期と実効屈折率の積に近い波については、多くの反射が強め合う干渉で結合し、回折格子はレーザ発振を達成するためにある程度は面内で、また表面発光出力としてある程度は面外に、光を反射する高品質反射器としてはたらく。
別の実施形態は、一チップ上で一次元または二次元で反復される、複数の同心環形レーザを含む。いくつかの実施形態において、レーザは同じ空間点に向けて光を放射するように構成される。
複数の周期をもつ回折格子は、電子ビーム（ｅ−ビーム）書込みまたはｅ−ビームリソグラフィで作製された回折格子マスクのコンタクトプリンティングによって、パターン形成することができる。図４は、図２に示されるブドウ糖の５本の吸収ピークに一致するように選ばれた、５つの異なる周期をもつ５つの回折格子の５つの反射ピークを示す。
実施形態に見ることができる別のコンポーネントは利得材料の上及び／または下のｎ型クラッド層を含む。活性利得区画及び波長選択区画は、異なるレーザ区画専用のそれぞれの制御電極を有するパターン付電気コンタクト層で覆うことができる。個々のレーザ構造領域を電気的に分離するため、パターン付電気コンタクト層の適切な領域に絶縁誘電体材料を被着することができる。
いくつかの実施形態において、活性導波路コアは上層ｎ型クラッド層と下層ｎ型クラッド層の間に挟み込むことができる。上層ｎ型クラッド層及び下層ｎ型クラッド層は、ＩｎＰ，ＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ，ＩｎＡｓ，ＡｌＳｂまたはその他の従来の、あるいは未だ開発されていない、適するクラッド層材料を含むことができる。限定ではなく、例として、II-VI族半導体、Ｓｉ-ＧｅまたはＧａＮベース材料、等を含む、様々なクラッド層材料が適し得るであろうと考えられる。
別のコンポーネントには絶縁層及び金属コンタクト層を含めることができる（例えば、図３Ａ及び３Ｂを見よ）。
分離領域を実現する多様な方法がある。とりわけ、鉄ドープＩｎＰの選択成長、イオン注入及びｐ型ドーパントの拡散がある。ｐ型ドーパントの拡散が選ばれる場合、ドーパント拡散によるｐ型電気的分離領域の形成を容易にするように、上層及び下層のｎ型クラッド層並びに利得材料のそれぞれの組成を選ぶことができる。さらに詳しくは、上層及び下層のｎ型クラッド層はＩｎＰを含むことができ、ｐ型ドーパントは、ＩｎＰ上層ｎ型クラッド層内の最高安定濃度がほぼｎ×１０１８ｃｍ−３以下であるように、ｐ型ドーパントを選ぶことができる。ここで、ｎは３より小さい。
レーザ発振区画の別の分離方法はｎ型クラッド層の高ドープ部分の除去を含む。
限定ではなく、例として、上層及び下層のｎ型クラッド層は代わりにＧａＡｓベースクラッド層とすることができると考えることができる。クラッド層のいくつかは、単純なＧａＡｓまたはＩｎＰの代わりに、ＡｌＧａＡｓまたは(Ａｌ)ＧａＩｎＰとすることができる。ＧａＡｓベースクラッド層に対し、コアは、ＧａＡｓ/ＡｌＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ/ＡｌＧａＡｓ，(Ａｌ)ＧａＩｎＰ/(Ａｌ)ＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＡｓ/(Ａｌ)ＧａＡｓとすることができる。構造の残りの層についても同様の組成の付加層が考えられ、ＧａＩｎＡｓとＧａＡｓ基板の間のいかなる格子不整合も補償するように選ばれるべきである。限定ではなく、例として、他の考え得る層は、ＧａＩｎＰ，ＡｌＧａＩｎＰ，ＧａＡｓＰ及びＧａＩｎＡｓＰである。ＧａＡｓベースクラッド層に対し、(Ａｌ)ＧａＡｓを半絶縁性にするに適するドーパントにはＣｒ及びＯがあるが、これらには限定されない。
本明細書の実施形態はパルスモードまたは連続波モードのいずれでも用いることができる。レーザパルス幅は約１ｎｓから約１ｍｓである。いくつかの実施形態において、ＦＷＨＭにおけるパルス幅は、約１ｎｓ，２ｎｓ，３ｎｓ，４ｎｓ，５ｎｓ，６ｎｓ，８ｎｓ，９ｎｓ，１０ｎｓ，２０ｎｓ，５０ｎｓ，６０ｎｓ，７０ｎｓ，８０ｎｓ，９０ｎｓ，１００ｎｓ，２００ｎｓ，３００ｎｓ，４００ｎｓ，５００ｎｓ，６００ｎｓ，８００ｎｓ，９００ｎｓ，１μｓ，１０μｓ，１００μｓまたは１ｍｓである。いくつかの実施形態において、本明細書に具現化されるデバイスは、全てのレーザ区画が同時に、個々に、及び／または順次にあるいはプログラムされた順序でレーザ発振を開始するように設計することができる。
本明細書の実施形態が外部キャビティ量子カスケードレーザの態様を組み入れると、デバイスから出力され得るレーザ波長の範囲は、ＤＦＢレーザから期待されるであろう波長範囲よりかなり広くなる。ＤＦＢ-ＱＣＬは一般に、１０ｃｍ−１程度の狭い波長可変範囲を有する。
レーザ区画のピーク波長は一分子の広い吸収線または異なる分子からの数本の吸収線のサンプリング波長（λｓｉ，ｉ＝１〜ｎ）になるように選ぶことができる。いくつかの実施形態において、ＤＦＢ-ＣＲＬは約２.５μｍから約１５μｍの領域でレーザ発振する。いくつかの実施形態において、ＤＦＢ-ＣＲＬは、約２.５，２.６，２.７，２.８，２.９，３.０，３.１，３.２，３.３，３.４，３.５，３.６，３.７，３.８，３.９，４.０，４.１，４.２，４.３，４.４，４.５，４.６，４.７，４.８，４.９，５.０，５.１，５.２，５.３，５.４，５.５，５.６，５.７，５.８，５.９，６.０，６.５，７.０，７.５，８.０，８.５，９.０，９.５，１０.０，１０.５，１１.０，１１.５，１２.０，１２.５，１３.０，１３.５，１４.０，１４.５または１５.０μｍでレーザ発振する。
実施形態はいかなる数の方法でも用いることができ、ＩＲ光、特にＩＲレーザ光が有益であろう。特定の用途には、ＩＲ吸光度または反射率測定、ＩＲ及びＦＴＩＲ分光、ラマン分光、ガス及び／または化学兵器検出、化学動力学及び反応速度論測定、熱実験、等がある。一実施形態において、実施形態は、分子組成の同定のため、ＩＲ吸光度測定に用いられる。
３００ 金属コンタクト
３３０ 光及び電流（キャリア）

Claims (7)

  1. レーザにおいて、
    （ｉ）超格子を形成する少なくとも２つの、組成が同じではない、層を有する利得材料であって、サブバンド間遷移によって光子を発生する利得材料、
    及び
    （ii）共通中心をもつ同心円をなして配された、長さが等しくはない、少なくとも２つの環形レーザ発振区画であって、
    ａ．前記レーザ発振区画のそれぞれが、
    ｉ．等しくはない周期またはブラッグ波長を有する回折格子、及び
    ii．活性領域、
    を有し、
    ｂ．前記レーザ発振区画が電気的分離領域によって隔てられる、
    少なくとも２つの環形レーザ発振区画、
    を有することを特徴とするレーザ。
  2. 前記レーザ区画の内の少なくとも１つからの発光波長が約２.５μｍから約１５μｍであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ。
  3. 前記超格子の内の少なくとも１つの層が、ＧａｘＩｎ１−ｘＡｓ（ｘ＝０〜１）を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ。
  4. 前記超格子の内の少なくとも１つの層が、ＡｌｙＩｎ１−ｙＡｓ（ｙ＝０〜１）を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ。
  5. 前記活性領域が少なくとも３つのスタックを含み、最も短い波長で発光する前記レーザ発振区画が前記共通中心の最も近くにあり、最も長い波長で発光する前記レーザ発振区画が前記共通中心から最も遠くにあるように、前記レーザ発振区画が配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ。
  6. 試料からの信号出力を検出する方法において、
    ａ．請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザからの少なくとも１つのレーザイベントを前記試料に印加する工程、及び
    ｂ．光が前記試料と相互作用した後に、前記光の少なくとも一部を収集する工程、
    を含むことを特徴とする方法。
  7. 前記レーザの波長が赤外領域にあることを特徴とする請求項６に記載の方法。
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