Квантовые каскадные лазеры (ККЛ) преобразуют электрический ток в ТГц-излучение следующим образом: 3

1. Структура ККЛ представляет собой помещённую в волновод многослойную гетероструктуру, поперёк которой пропускается электрический ток (то есть нормально к слоям). 1
2. Структура состоит из чередующихся активных областей, в которых происходит излучение фотонов, и инжекционных областей, через которые носители движутся до следующей активной области. 1
3. Генерация излучения происходит, когда электрон перемещается между гетероструктурами полупроводника внутри одной зоны. 5 Эти слои чуть различаются по толщине и разделены слоями другого материала, поэтому разные уровни энергии образуют своего рода «лестницу», с которой электрон и «спускается», излучая фотон на каждой «ступеньке». 5
4. Принцип работы основан на последовательном резонансном туннелировании электронов на верхний лазерный уровень, испускании ТГц фотона и депопуляции нижнего лазерного уровня за счёт рассеяния электронов на продольных оптических фононах. 3