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量子级联激光器通过设计量子阱层的厚度来实现波长的控制

发布时间:2022-10-28   点击次数:28次
  量子级联激光器目前的主要用途是气体检测、红外对抗和太赫兹通信,尤其是在中波红外4-6µm波段,基本达到了实用化程度。它的级联过程,即电子从高能级跳跃到低能级过程中,不但没有损失,还可以注入到下一个过程再次发光。这个级联过程使这些电子 “循环”起来,从而造就了一种令人惊叹的激光器。
 
  什么是量子级联激光器?
 
  量子级联激光器的发明是半导体激光器领域中具有里程碑意义的发展,开创了中远红外半导体激光的新领域。因为在中远红外波段,能用的激光器太少,而它恰恰能够工作于中红外区域(2.75-25 µm),甚至太赫兹波段,而且波长可调。
 
  虽为半导体激光器,但是它的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。
 
  量子级联激光器的工作原理为电子在半导体材料导带的子带间跃迁和声子共振辅助隧穿从而产生光放大,其出射波长由导带的子带间的能量差所决定,和半导体材料的禁带宽度无关,因此可以通过设计量子阱层的厚度来实现波长的控制。
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