量子级联激光器（QCL）是一种借助于声子辅助共振遂穿原理和电子在半导体量子阱中导带子带间跃迁的新型单极半导体器件。工作原理与通常的半导体激光器截然不同，它打破了传统p-n结型半导体激光器的电子-空穴复合受激辐射机制，其发光波长由半导体能隙来决定。QCL受激辐射过程只有电子参与，其激射方案是利用在半导体异质结薄层内由量子限制效应引起的分离电子态之间产生粒子数反转，从而实现单电子注入的多光子输出，并且可以轻松得通过改变量子阱层的厚度来改变发光波长。
量子级联激光器的应用在于中波红外和长波红外(包含THz)频段可以得到的适当功率的激光，以及半导体激光技术体制带来良好的适装性。应用领域包括：红外对抗、痕量气体检测、THz通信等。
1、红外对抗系统
定向红外对抗(DIRCM)是将红外干扰光源的能量集中在导引头视场内，干扰或饱和红外导引头上的探测器和电路。量子级联激光器由于体积小、重量轻，可室温工作，电光转换效率高，具有更加良好的适装性，工作波长更适合调谐在中波红外制导武器的峰值工作波段内。
2、痕量气体检测
激光光谱检测系统是实现痕量气体检测的主要手段。温室效应气体CO2、CH4、N2O等，以及神经毒气、糜烂毒气等气体，与疾病诊断如哮喘、溃疡、肾、肝、胸、肺、糖尿病、器官排异、精神分裂等有关的特征气体，其基频吸收谱线均落在2-14m波段内。
基于单模宽光谱调谐量子级联激光器可以同时实现多种痕量气体检测，具有体积小、重量轻、检测速度快、适装性好等优点，可广泛地应用于环境监测、工农业生产、医疗诊断、太空探索等领域。
3、THz通信
太赫兹(THz)通常是指频率在0.1～10THz(波长为0.03～3mm)的电磁波，是宏观电子学向微观光子学过渡的频段，在电磁波频谱中占有很特殊的位置。THz通信是未来THz领域的重要应用，具有大气不透明、带宽宽、天线小、定向性好、安全性高和散射小等特点，决定了其应用领域非常广泛，包括卫星间星际通信、同温层内空对空通信、短程地面无线局域网、短程安全大气通信以及发展THz通信理论。
