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量子級聯(lián)激光器是一種基于半導(dǎo)體耦合量子阱子帶間電子躍遷的單極性半導(dǎo)體激光器。通常在中紅外區(qū)域(約4μm至10μm)發(fā)光。與其他激光系統(tǒng)相比，它們在操作方式上有些不同，因為量子級聯(lián)激光器并不依賴于發(fā)光介質(zhì)中不同電子狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，而是在多層半導(dǎo)體材料中產(chǎn)生電子的 "級聯(lián)"，導(dǎo)致不同半導(dǎo)體層的光子發(fā)射。
量子級聯(lián)激光器的工作原理基于半導(dǎo)體耦合量子阱子帶間的電子躍遷。通過調(diào)整有源區(qū)量子阱的厚度，可以改變子帶的能級間距，從而實現(xiàn)波長的準(zhǔn)確“裁剪”。此外，其較小的器件尺寸也是一大優(yōu)點。在級聯(lián)激光器的設(shè)計中，上一部分的輸出作為下一部分的輸入，各級串聯(lián)在一起，形成級聯(lián)效應(yīng)。
量子級聯(lián)激光器的輸出光束通常具有很窄的線寬和中心波長的出色可調(diào)性。導(dǎo)致*后發(fā)射線寬的基本過程很復(fù)雜，但自發(fā)發(fā)射過程的相對較長的壽命*后耦合到產(chǎn)生觀察到的激光輸出的激光模式。
量子級聯(lián)激光器在多個領(lǐng)域有重要應(yīng)用：
氣體檢測 ：基于量子級聯(lián)激光器的紅外光譜氣體檢測技術(shù)具有靈敏度高、檢測速度快等優(yōu)點，特別是在高精度光譜檢測方面表現(xiàn)良好，廣泛應(yīng)用于氣體檢測領(lǐng)域。
太赫茲成像 ：用于物質(zhì)監(jiān)測、生物醫(yī)學(xué)成像等。
通信技術(shù) ：作為光外差檢波技術(shù)的本地振蕩器。
環(huán)境監(jiān)測 、 氣體傳感 、 紅外光譜學(xué)以及遙感技術(shù)等領(lǐng)域：由于其高光譜純度和穩(wěn)定性，量子級聯(lián)激光器在這些領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
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