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量子级联激光器的原理

点击次数:240 发布时间:2021-01-08

  量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,简称QCL)是一种新型半导体激光器。
 
  QCL原理
 
  传统的半导体激光器,工作原理都是依靠半导体材料中导带的电子和价带中的空穴复合而激发光子,其激射波长由半导体材料的禁带宽度所决定,由于受禁带宽度的限制,使得半导体激光器难以发出中远红外以及太赫兹波段的激光。
 
  自然界对应能出射中远红外的半导体材料-铅盐系材料,其只能在低温下工作 (低于77K),且输出功率极低,为微瓦级别。为了使半导体激光器也能激射中远红外以及太赫兹波段的光,科研人员跳出了基于半导体材料p-n结发光的理论,提出了量子级联激光器的构想。
 
  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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