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中远红外量子级联激光器(QCL)

点击次数:714 发布时间:2020-09-15

       *,QCL属于新一代半导体激光器,它的特性不同于传统半导体激光器。用中科院半导体所刘峰奇研究员的“两层含义”解释,应该更加形象。

 

 

量子级联激光器能带结构和工作原理示意图

 

       由于QCL是集量子工程和先进的分子束外延技术于一体,技术含量很高,是国家纳米及量子器件核心技术的真正体现,这方面的技术突破将激活我国的民用市场。它在空间通信、远距离探测、大气污染监控、工业烟气分析、化学过程监测、分子光谱研究、无损伤医学诊断等方面具有很急迫的应用前景。

        自从1994 年di一台QCL发明以后,上各大研究机构开始了该项目的研究,其中具有代表性的包括美国贝尔实验室、美国哈佛大学( FedericoCapasso 小组) 、美国西北大学( Manijeh Razeghi 小组) 、瑞士苏黎世联邦理工学院( Jerome Faist 小组) 。

       当QCL的研究发展到了一定阶段,有了实际的应用空间,便开始了商业化的进程,目前主要的商业公司包括Alpes Lasers、Daylight Solutions、Pranalytica等。其中,Alpes Lasers占据85%的QCL市场份额。

       我国中远红外QCL的研究工作几乎和同步,开始于1995 年,主要的研究小组是中国科学院上海微系统和信息研究所张永刚、李爱珍课题组以及中国科学院半导体研究所的刘峰奇、王占国课题组。后中国科学院上海微系统和信息研究所于1998 年报道了国内di一个QCL,并与2004 年报道了我国di一个中红外分布反馈QCL。

        此外山西大学、吉林大学、重庆大学、中科院光电技术研究所、华北光电技术研究院等的20多个课题组都对QCL进行了研究或研制器件。

       而国内QCL商品实用化方面,暂时无一家生产商能够完成从芯片到封装、再到整机的全部自主研发设计,芯片全部由国外进口,但是不乏一些封装集成供应商,例如海尔欣光电,可以提供从QCL光源、MCT探测器等模块组件,再到激光气体分析系统的全套解决方案。

 

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