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对于新型半导体激光器qcl,你了解多少?

点击次数:142 发布时间:2021-12-07

  qcl全称量子级联激光器,是一种新型半导体激光器。拥有传统半导体激光器的体积小、寿命长等特点,但是其工作原理却和传统半导体激光器截然不同。传统半导体激光器发光机制是导带和价带中的电子空穴对复合发光,而量子级联激光器则是利用电子在导带子带间的跃迁发光,全程只有电子参与受激辐射。量子级联激光器是半导体激光理论革新的产物,其极大的扩展了半导体激光器激射范围。在量子级联激光器发明之前,传统半导体激光器其发射波长主要在可见光和近红外波段,量子级联激光器则将半导体激光器的发光范围拓展到了中远红外以及太赫兹波段,使其在气体检测、空间通讯、红外对抗、太赫兹成像等方面得到了越来越多的应用。
 
  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,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qcl量子级联激光器的构想。
 
  qcl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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