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對(duì)于新型半導(dǎo)體激光器qcl,你了解多少?

更新日期:2021-12-07      點(diǎn)擊次數(shù):2906
  qcl全稱(chēng)量子級(jí)聯(lián)激光器,是一種新型半導(dǎo)體激光器。擁有傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器的體積小、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),但是其工作原理卻和傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器截然不同。傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器發(fā)光機(jī)制是導(dǎo)帶和價(jià)帶中的電子空穴對(duì)復(fù)合發(fā)光,而量子級(jí)聯(lián)激光器則是利用電子在導(dǎo)帶子帶間的躍遷發(fā)光,全程只有電子參與受激輻射。量子級(jí)聯(lián)激光器是半導(dǎo)體激光理論革新的產(chǎn)物,其極大的擴(kuò)展了半導(dǎo)體激光器激射范圍。在量子級(jí)聯(lián)激光器發(fā)明之前,傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器其發(fā)射波長(zhǎng)主要在可見(jiàn)光和近紅外波段,量子級(jí)聯(lián)激光器則將半導(dǎo)體激光器的發(fā)光范圍拓展到了中遠(yuǎn)紅外以及太赫茲波段,使其在氣體檢測(cè)、空間通訊、紅外對(duì)抗、太赫茲成像等方面得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。
 
  傳統(tǒng)的半導(dǎo)體激光器,工作原理都是依靠半導(dǎo)體材料中導(dǎo)帶的電子和價(jià)帶中的空穴復(fù)合而激發(fā)光子,其激射波長(zhǎng)由半導(dǎo)體材料的禁帶寬度所決定,由于受禁帶寬度的限制,使得半導(dǎo)體激光器難以發(fā)出中遠(yuǎn)紅外以及太赫茲波段的激光。自然界對(duì)應(yīng)能出射中遠(yuǎn)紅外的半導(dǎo)體材料-鉛鹽系材料,其只能在低溫下工作,且輸出功率極低,為微瓦級(jí)別。為了使半導(dǎo)體激光器也能激射中遠(yuǎn)紅外以及太赫茲波段的光,科研人員跳出了基于半導(dǎo)體材料p-n結(jié)發(fā)光的理論,提出了qcl量子級(jí)聯(lián)激光器的構(gòu)想。
 
  qcl量子級(jí)聯(lián)激光器的工作原理為電子在半導(dǎo)體材料導(dǎo)帶的子帶間躍遷和聲子共振輔助隧穿從而產(chǎn)生光放大,其出射波長(zhǎng)由導(dǎo)帶的子帶間的能量差所決定,和半導(dǎo)體材料的禁帶寬度無(wú)關(guān),因此可以通過(guò)設(shè)計(jì)量子阱層的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的控制。

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