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對于新型半導(dǎo)體激光器qcl,你了解多少?

時間:2021/12/7閱讀:3211
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  qcl全稱量子級聯(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、壽命長等特點,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)光機制是導(dǎo)帶和價帶中的電子空穴對復(fù)合發(fā)光,而量子級聯(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,其極大的擴展了半導(dǎo)體激光器激射范圍。在量子級聯(lián)激光器發(fā)明之前,傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器其發(fā)射波長主要在可見光和近紅外波段,量子級聯(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紅外以及太赫茲波段,使其在氣體檢測、空間通訊、紅外對抗、太赫茲成像等方面得到了越來越多的應(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)帶的電子和價帶中的空穴復(fù)合而激發(fā)光子,其激射波長由半導(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)出中遠紅外以及太赫茲波段的激光。自然界對應(yīng)能出射中遠紅外的半導(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,為微瓦級別。為了使半導(dǎo)體激光器也能激射中遠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量子級聯(lián)激光器的構(gòu)想。
 
  qcl量子級聯(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關(guān),因此可以通過設(shè)計量子阱層的厚度來實現(xiàn)波長的控制。

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