Стимулированное излучение на примесно-зонных оптических переходах в полупроводниках

Рассмотрены условия инверсной населённости состояний и усиления в ТГц диапазоне частот на примесно-зонных переходах электронов в полупроводниках и полупроводниковых структурах. На основе проведенных оценок показано, что эффект стимулированного излучения на указанных переходах при оптическом возбуждении примесей может быть получен в полупроводнике с достаточно высоким уровнем легирования, если не допускать чрезмерного разогрева электронов. Для n-GaAs можно обеспечить превышение усиления над потерями на 50 см^-1 при плотности мощности накачки излучением CO₂-лазера (энергия кванта 117 мэВ) около 0.2 МВт/см² при условии, что температура электронов не будет превышать 40 К. Дан анализ зависимости коэффициента усиления от эффективной массы носителей заряда и компенсации легирования. Кратко обсуждается использование резонансного туннелирования для получения стимулированного излучения на примесно-зонных переходах в квантово-каскадных гетероструктурах.