Несмотря на то, что усиливающая среда на основе гетероструктуры может быть использована для генерации некогерентного света в конфигурации суперлюминесцентного диода, наиболее часто она используется в сочетании с оптическим резонатором для формирования лазерного излучения.
Квантово-каскадный лазер с резонатором Фабри-Перо
Данный вид лазера - самый простой из квантово-каскадных лазеров. Сначала изготавливают оптический волновод из квантово-каскадных материалов для формирования активной среды. Концы прозрачного полупроводника скалываются, чтобы сформировать два параллельных зеркала на обоих концах волновода, таким образом формируя резонатор Фабри-Перо. Остаточного отражения на сколотых краях полупроводника (на воздухе) достаточно, чтобы создать резонатор. Квантово-каскадные лазеры с Фабри-Перо резонатором способны выдавать большие мощности, но обычно в многомодовом режиме при большом токе. Длина волны может быть изменена в основном за счет изменения рабочей температуры квантово-каскадного лазера.
Лазер с распределенной обратной связью
Квантово-каскадный лазер с распределенной обратной связью (DFB) похож на лазер Фабри-Перо, но в них встроены Брэгговские диэлектрические зеркала на поверхности волновода, чтобы предотвратить излучение на ненужных длинах волн. Это позволяет лазеру работать в нужном режиме, даже при высоких рабочих токах. DFB лазеры могут быть настроены главным образом за счет изменения температуры, но интересный вариант по перестройки длины волны можно получить в импульсном режиме работы лазера. В этом режиме, длина волны лазера быстро изменяется в течение импульса (так называемый чирп, или по-русски, щебетание. Это позволяет производить быстрое сканирование некоторой спектральной области в течение импульса.
Квантово-каскадные лазеры с внешними резонаторами
В квантово-каскадном лазере с внешним резонатором (ЕС) в котором устройство квантового каскадная структура служит в качестве активной среды лазера. Одна или обе грани волновода имеют антибликовое покрытие, которое предотвращает формирование резонатора между гранями кристалла. Зеркала потом встраиваются во внешний резонатор.
На рисунке представлена схема квантово-каскадного лазера в конфигурации Литтрова (Littrow) с внешним резонатором, включающим дифракционную решетку.
Если частотно-селективный элемент включен во внешний резонатор, то возможно получить одноволновую генерацию. Например, с использованием дифракционной решетки можно создать лазер, перестраиваемый более чем 15% от центральной длины волны генерации.
