量子級(jí)聯(lián)激光器是一種基于半導(dǎo)體材料的激光器，可以在紅外和遠(yuǎn)紅外波段發(fā)射高功率、狹窄線寬、單模和連續(xù)可調(diào)諧的激光。具有以下優(yōu)點(diǎn)：高效率、高功率、緊湊、低噪聲和快速調(diào)制等特性，因此被廣泛應(yīng)用于氣體檢測(cè)、光譜分析、醫(yī)學(xué)診斷、化學(xué)傳感、空間通信、安全檢查等領(lǐng)域。
 

　　原理：利用了量子級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，在多個(gè)能帶之間進(jìn)行電子躍遷，實(shí)現(xiàn)了無(wú)需布拉格反射鏡即可產(chǎn)生激光的原理。其基本結(jié)構(gòu)為若干個(gè)量子阱層，每層厚度只有幾個(gè)納米，并通過(guò)品質(zhì)因子引入局部場(chǎng)強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)電子躍遷。
 

　　工藝：需要采用復(fù)雜的制備工藝，包括金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、離子束刻蝕、光刻、化學(xué)腐蝕等技術(shù)。其中，量子阱的生長(zhǎng)要求非常嚴(yán)格，需要控制每一層的厚度和組分。
 

　　量子級(jí)聯(lián)激光器具有以下特點(diǎn)：
 

　　(1)高功率：可輸出幾瓦甚至數(shù)十瓦的激光功率，用于長(zhǎng)距離通信和火力控制等應(yīng)用。
 

　　(2)狹窄線寬：由于量子級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，能夠發(fā)射狹窄線寬的激光，實(shí)現(xiàn)高精度光譜分析。
 

　　(3)單模：可以在單個(gè)模式上工作，避免了多模干擾和雜散噪聲。
 

　　(4)連續(xù)可調(diào)諧：通過(guò)改變電流或溫度，可以實(shí)現(xiàn)QCL波長(zhǎng)的連續(xù)可調(diào)諧。
 

　　(5)快速調(diào)制：響應(yīng)時(shí)間非常快，可以用于高速數(shù)據(jù)傳輸和光纖通信系統(tǒng)中。
 

　　應(yīng)用：量子級(jí)聯(lián)激光器被廣泛應(yīng)用于氣體檢測(cè)、光譜分析、醫(yī)學(xué)診斷、化學(xué)傳感、空間通信、安全檢查等領(lǐng)域。例如，利用QCL的高精度光譜分析特性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣中的二氧化碳、一氧化二氮等氣體的測(cè)量；利用QCL進(jìn)行化學(xué)傳感，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生物標(biāo)記物、食品污染等的檢測(cè)。