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量子級(jí)聯(lián)激光器的工作原理

更新時(shí)間:2021-11-30點(diǎn)擊次數(shù):3116
  量子級(jí)聯(lián)激光器是一種能夠發(fā)射光譜在中紅外和遠(yuǎn)紅外頻段激光的半導(dǎo)體激光器。是基于半導(dǎo)體耦合量子阱子帶(一般為導(dǎo)帶)間的電子躍遷所產(chǎn)生的一種單極性光源。量子指的是通過(guò)調(diào)整有源區(qū)量子阱的厚度可以改變子帶的能級(jí)間距,實(shí)現(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)的“裁剪”,另外也指器件的尺寸較小。級(jí)聯(lián)的意思是有源區(qū)中上一組成部分的輸出是下一部分的輸入,一級(jí)接一級(jí)串聯(lián)在一起。激光器是指產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的光源。
  量子級(jí)聯(lián)激光器是一種多層的量子阱結(jié)構(gòu),每一層結(jié)構(gòu)包括一個(gè)注入?yún)^(qū)和一個(gè)激發(fā)區(qū),其中激發(fā)區(qū)為三個(gè)耦合量子阱。這種激光器的光子產(chǎn)生依賴于電子能級(jí)在耦合量子阱中的臺(tái)階分布。當(dāng)電子從一個(gè)高能級(jí)量子阱躍遷入另一個(gè)低能級(jí)量子阱中時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)光子。從發(fā)光機(jī)理上看,這是一種新型激光器,因?yàn)槠洳⒉幌衿胀す舛O管那樣依賴電子與空穴的符合產(chǎn)生光子。
  與傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器不同,量子級(jí)聯(lián)激光器是一種單極型激光器,只依賴一種載流子。在有外加電場(chǎng)的情況下,利用電子量子隧穿通過(guò)由一組耦合量子阱構(gòu)成的注入?yún)^(qū),到達(dá)由另一組耦合量子阱構(gòu)成的有源區(qū),導(dǎo)帶激發(fā)態(tài)子能級(jí)電子共振躍遷到基態(tài)釋放能量,發(fā)射光子并隧穿到下一級(jí),成為下一級(jí)相似結(jié)構(gòu)的注入電子。
  量子級(jí)聯(lián)激光器具有很窄的光譜線寬,可以獲得氣體分子、原子光譜線中精細(xì)結(jié)構(gòu),因此基于量子級(jí)聯(lián)激光器的氣體檢測(cè)系統(tǒng)分辨率要遠(yuǎn)高于其他光譜檢測(cè)方法,而且系統(tǒng)中不需要分光器件,可以通過(guò)調(diào)諧QCL的波長(zhǎng),就可在光電探測(cè)器中直接得到其吸收光譜。

 

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