侵权投诉
当前位置:

OFweek激光网

激光器

正文

前沿--量子级联激光器的发展研究

导读: 自1960 年世界上第一台激光器问世以来,已经成功研制的满足不同需要的激光器。

  自1960 年世界上第一台激光器问世以来,已经成功研制的满足不同需要的激光器有:固体激光器半导体激光器、气体激光器、液体激光器、自由电子激光器、X 射线激光器、量子阱激光器、量子级联激光器、孤子激光器等。激光科学技术的发展,不仅形成许多重要的应用,而且还带动了多种学科的发展。1994 年美国贝尔实验室发明的量子级联激光器(Quantum Cascade Laser QCL)开创了具有基础性、战略性、前瞻性的半导体激光前沿领域。本文详细介绍了量子级联激光器的工作原理、结构、发展研究等。

  1 量子级联激光器的工作原理及基本结构

  与传统的二极管激光器不同,量子级联激光器由量子半导体结构构成,基于带结构工程学设计且由分子束外延(MBE)技术生长。它是单极型激光器,只依赖一种载流子,在有外加电场的情况下,利用电子量子隧穿通过由一组耦合量子阱构成的注入区,到达由另一组耦合量子阱构成的有源区,导带激发态子能级电子共振跃迁到基态释放能量,发射光子并隧穿到下一级,成为下一级相似结构的注入电子,这样一级一级传递下去,经过多次的子带间跃迁,使其在光腔中达到激射所需增益,形成激光。其激射波长取决于半导体异质结构中由量子限制效应决定的两个激发态之间的能量差,而与半导体材料的能隙无关。因此,量子级联激光器的发明被视为半导体激光理论的一次革命和里程碑。量子级联激光理论的创立和量子级联激光器的发明使中远红外波段高可靠、高功率和高特征温度半导体激光器的实现成为可能。如上所述,量子级联激光器的重要技术意义在于其波长。波长完全取决于量子限制效应,通过调节阱宽可调节激射波长。用同种异构材料,可跨越从中红外至次千米波区域很宽
  的一个光谱范围,其中一部分光谱对于二级管激光器是不易获得的。量子级联激光器利用源于量子限制效应的分立电子状态(图1),相应的能量子带几乎是平行的。结果导致电子发生辐射跃迁至更低子带(例如从n=3 到n=2),所发射的所有光子有相同的频率υ,能量为hv=E3- E2,这里h 是普朗克常量。如果粒子数反转在这些激发态中实现,即可产生激射发光。

量子级联激光器结构

图1 量子级联激光器结构

1  2  3  4  5  6  7  下一页>  
声明: 本文由入驻OFweek公众平台的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

我来说两句

(共0条评论,0人参与)

请输入评论

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

OFweek品牌展厅

365天全天候线上展厅

我要展示 >
  • 激光工程
  • 研发工程
  • 光学工程
  • 猎头职位
更多
文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号