We demonstrate a tapered quantum cascade laser with sloped side-walls emitting a high-brightness single-lobe beam at 8.1 μm with a peak power of 4 W at room temperature. Using a combination of high and low reflectivity facet coatings, the power output is increased to 6.2 W while a high beam quality is maintained. Plasmonic collimators are fabricated on the facet of the uncoated lasers without compromising power output, demonstrating the viability of this beam-shaping strategy for high-power lasers. The collimated lasers emit a beam with a more circular cross-section, which is more amenable to high-efficiency coupling into mid-infrared optical fibers.

1.
R. F.
Curl
,
F.
Capasso
,
C.
Gmachl
,
A. A.
Kosterev
,
B.
McManus
,
R.
Lewicki
,
M.
Pusharsky
,
G.
Wysocki
, and
F. K.
Tittel
,
Chem. Phys. Lett.
487
,
1
(
2010
).
2.
R.
Martini
,
C.
Bethea
,
F.
Capasso
,
C.
Gmachl
,
R.
Paiella
,
E. A.
Whittaker
,
H. Y.
Hwang
,
D. L.
Sivco
,
J. N.
Baillargeon
, and
A. Y.
Cho
,
Electron. Lett.
38
,
181
(
2002
).
3.
A.
Lyakh
,
R.
Maulini
,
A.
Tsekoun
,
R.
Go
,
S.
Von der Porten
,
C.
Pflügl
,
L.
Diehl
,
F.
Capasso
, and
K. N.
Patel
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
107
,
18799
(
2010
).
4.
Y.
Bai
,
N.
Bandyopadhyay
,
S.
Tsao
,
S.
Slivken
, and
M.
Razeghi
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
181102
(
2011
).
5.
B.
Gokden
,
T. S.
Mansuripur
,
R.
Blanchard
,
C.
Wang
,
A.
Goyal
,
A.
Sanchez-Rubio
,
G.
Turner
, and
F.
Capasso
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
053503
(
2013
) .
6.
L.
Nahle
,
J.
Semmel
,
W.
Kaiser
,
S.
Hofling
, and
A.
Forchel
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
181122
(
2007
).
7.
Y.
Bai
,
S.
Slivken
,
Q. Y.
Lu
,
N.
Bandyopadhyay
, and
M.
Razeghi
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
081106
(
2012
).
8.
K.
Fujita
,
S.
Furuta
,
A.
Sugiyama
,
T.
Ochiai
,
T.
Edamura
,
N.
Akikusa
,
M.
Yamanishi
, and
H.
Kan
,
IEEE J. Quantum Electron.
46
,
683
688
(
2010
).
10.
D.
Bisping
,
D.
Pucicki
,
M.
Fischer
,
J.
Koeth
,
C.
Zimmermann
,
P.
Weinmann
,
S.
Hofling
,
M.
Kamp
, and
A.
Forchel
,
IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.
15
,
968
(
2009
).
11.
R.
Maulini
,
A.
Lyakh
,
A.
Tsekoun
,
R.
Go
,
C.
Pflügl
,
L.
Diehl
,
F.
Capasso
, and
K.
Patel
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
151112
(
2009
).
12.
Y.
Bai
,
S. R.
Darvish
,
N.
Bandyopadhyay
,
S.
Slivken
, and
M.
Razeghi
,
J. Appl. Phys.
109
,
053103
(
2011
).
13.
E. D.
Palik
,
Handbook of Optical Constants of Solids
(
Academic Press
,
New York
,
1991
).
14.
J. N.
Walpole
,
Opt. Quantum Electron.
28
,
623
(
1996
).
15.
N.
Yu
,
J.
Fan
,
Q.
Wang
,
C.
Pflügl
,
L.
Diehl
,
T.
Edamura
,
M.
Yamanishi
,
H.
Kan
, and
F.
Capasso
,
Nat. Photonics
2
,
564
(
2008
).
16.
N.
Yu
,
R.
Blanchard
,
J.
Fan
,
F.
Capasso
,
T.
Edamura
,
M.
Yamanishi
, and
H.
Kan
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
181101
(
2008
).
17.
N.
Yu
,
R.
Blanchard
,
J.
Fan
,
Q.
Wang
,
C.
Pflügl
,
L.
Diehl
,
T.
Edamura
,
S.
Furuta
,
M.
Yamanishi
,
H.
Kan
, and
F.
Capasso
,
IEEE Trans. Nanotechnol.
9
,
11
(
2010
).
18.
N.
Yu
,
Q.
Wang
,
C.
Pflügl
,
L.
Diehl
,
F.
Capasso
,
T.
Edamura
,
S.
Furuta
,
M.
Yamanishi
, and
H.
Kan
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
151101
(
2009
).
19.
J.-P.
Tetienne
,
R.
Blanchard
,
N.
Yu
,
P.
Genevet
,
M. A.
Kats
,
J. A.
Fan
,
T.
Edamura
,
S.
Furuta
,
M.
Yamanishi
, and
F.
Capasso
,
New J. Phys.
13
,
53057
(
2011
).
You do not currently have access to this content.