Applied Physics B

, Volume 100, Issue 2, pp 243–251 | Cite as

External-cavity quantum cascade lasers with fast wavelength scanning



Fast wavelength scanning of an external-cavity quantum cascade laser (EC-QCL) has been developed using a modified Littrow-type cavity configuration. Scan rates up to 5 kHz and tuning ranges up to 7 cm−1 have been realized using folded cavity arrangement with a fast piezoactuated intracavity mirror to vary the effective diffraction grating angle. High-resolution molecular spectroscopy, limited primarily by the effective laser linewidth, has been demonstrated in pulsed and CW mode using direct absorption spectroscopy of ammonia and ethylene in the 10-μm wavelength region. A high-resolution broadband spectral scan employing mode-hop-free tuning of a set of discrete laser modes within the fast frequency scan has been developed. The method has been demonstrated by performing high-resolution broadband spectrum of ethylene under atmospheric and reduced pressures.


Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.


  1. 1.
    F.K. Tittel, D. Richter, A. Fried, Mid-Infrared Laser Applications in Spectroscopy, in Solid-State Mid-infrared Laser Sources, ed. by I.T. Sorokina, K.L. Vodopyanov. Springer Topics in Applied Physics (Springer, Berlin, 2003) Google Scholar
  2. 2.
    F.K. Tittel, Y. Bakhirkin, A.A. Kosterev, G. Wysocki, Rev. Laser Eng. 34, 275 (2006) Google Scholar
  3. 3.
    R.F. Curl, F.K. Tittel, Annu. Rep. Prog. Chem. Sect. C, Phys. Chem. 98, 217 (2002) CrossRefGoogle Scholar
  4. 4.
    A.A. Kosterev, F.K. Tittel, IEEE J. Quantum Electron. 38, 582 (2002) CrossRefADSGoogle Scholar
  5. 5.
    F. Capasso, R. Paiella, R. Martini, R. Colombelli, C. Gmachl, T.L. Myers, M.S. Taubman, R.M. Williams, C.G. Bethea, K. Unterrainer, H.Y. Hwang, D.L. Sivco, A.Y. Cho, A.M. Sergent, H.C. Liu, E.A. Whittaker, IEEE J. Quantum Electron. 38, 511 (2002) CrossRefADSGoogle Scholar
  6. 6.
    R. Maulini, D.A. Yarekha, J.-M. Bulliard, M. Giovannini, J. Faist, E. Gini, Opt. Lett. 30, 2584 (2005) CrossRefADSGoogle Scholar
  7. 7.
    C. Gmachl, F. Capasso, D.L. Sivco, A.Y. Cho, Rep. Prog. Phys. 64, 1533 (2001) CrossRefADSGoogle Scholar
  8. 8.
    J. Faist, M. Beck, T. Aellen, E. Gini, Appl. Phys. Lett. 78, 147 (2001) CrossRefADSGoogle Scholar
  9. 9.
    B.G. Lee, M.A. Belkin, R. Audet, J. MacArthur, L. Diehl, C. Pflugl, F. Capasso, D.C. Oakley, D. Chapman, A. Napoleone, D. Bour, S. Corzine, G. Hofler, J. Faist, Appl. Phys. Lett. 91, 231101 (2007) CrossRefADSGoogle Scholar
  10. 10.
    R. Maulini, M. Beck, J. Faist, E. Gini, Appl. Phys. Lett. 84, 1659 (2004) CrossRefADSGoogle Scholar
  11. 11.
    G. Wysocki, R.F. Curl, F.K. Tittel, R. Maulini, J.M. Bulliard, J. Faist, Appl. Phys. B 81, 769 (2005) CrossRefADSGoogle Scholar
  12. 12.
    R. Maulini, A. Mohan, M. Giovannini, J. Faist, E. Gini, Appl. Phys. Lett. 88, 201113 (2006) CrossRefADSGoogle Scholar
  13. 13.
    A. Hugi, R. Terazzi, Y. Bonetti, A. Wittmann, M. Fischer, M. Beck, J. Faist, E. Gini, Appl. Phys. Lett. 95, 061103 (2009) CrossRefADSGoogle Scholar
  14. 14.
    R. Kohler, C. Gmachl, A. Tredicucci, F. Capasso, D.L. Sivco, S.N.G. Chu, A.Y. Cho, Appl. Phys. Lett. 76, 1092 (2000) CrossRefADSGoogle Scholar
  15. 15.
    E. Normand, M. McCulloch, G. Duxbury, N. Langford, Opt. Lett. 28, 16 (2003) CrossRefADSGoogle Scholar
  16. 16.
    T. Beyer, M. Braun, A. Lambrecht, J. Appl. Phys. 93, 3158 (2003) CrossRefADSGoogle Scholar
  17. 17.
    G. Wysocki, R. Lewicki, R.F. Curl, F.K. Tittel, L. Diehl, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, R. Maulini, M. Giovannini, J. Faist, Appl. Phys. B 92, 305 (2008) CrossRefADSGoogle Scholar
  18. 18.
    G. Wysocki, A. Kosterev, F. Tittel, Appl. Phys. B 80, 617 (2005) CrossRefADSGoogle Scholar
  19. 19.
    H. Teichert, T. Fernholz, V. Ebert, Appl. Opt. 42, 2043 (2003) CrossRefADSGoogle Scholar
  20. 20.
    G.B. Rieker, H. Li, X. Liu, J.B. Jeffries, R.K. Hanson, M.G. Allen, S.D. Wehe, P.A. Mulhall, H.S. Kindle, Meas. Sci. Technol. 18, 1195 (2007) CrossRefADSGoogle Scholar
  21. 21.
    M.C. Phillips, T.L. Myers, M.D. Wojcik, B.D. Cannon, Opt. Lett. 32, 1177 (2007) CrossRefADSGoogle Scholar
  22. 22.
    E. Schlosser, T. Fernholz, H. Teichert, V. Ebert, Spectrochim. Acta, Part A 58, 2347 (2002) CrossRefGoogle Scholar
  23. 23.
    L.S. Rothman, I.E. Gordon, A. Barbe, D.C. Benner, P.F. Bernath, M. Birk, V. Boudon, L.R. Brown, A. Campargue, J.P. Champion, K. Chance, L.H. Coudert, V. Dana, V.M. Devi, S. Fally, J.M. Flaud, R.R. Gamache, A. Goldman, D. Jacquemart, I. Kleiner, N. Lacome, W.J. Lafferty, J.Y. Mandin, S.T. Massie, S.N. Mikhailenko, C.E. Miller, N. Moazzen-Ahmadi, O.V. Naumenko, A.V. Nikitin, J. Orphal, V.I. Perevalov, A. Perrin, A. Predoi-Cross, C.P. Rinsland, M. Rotger, M. Simecková, M.A.H. Smith, K. Sung, S.A. Tashkun, J. Tennyson, R.A. Toth, A.C. Vandaele, J. Vander Auwera, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 110, 533 (2009) CrossRefADSGoogle Scholar
  24. 24.
    P. Weibring, C. Abrahamsson, M. Sjöholm, J.N. Smith, H. Edner, S. Svanberg, Appl. Phys. B, Lasers Opt. 79, 525 (2004) Google Scholar
  25. 25.
    D. Weidmann, G. Wysocki, Opt. Express 17, 248 (2009) CrossRefADSGoogle Scholar
  26. 26.
    R. Lewicki, J.H. Doty, R.F. Curl, F.K. Tittel, G. Wysocki, Proc. Natl. Acad. Sci. 106, 12587 (2009) CrossRefADSGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 2010

Authors and Affiliations

  1. 1.Department of Electrical EngineeringPrinceton UniversityPrincetonUSA

Personalised recommendations