红外子带间量子级联激光器的短波极限

从理论上探讨了红外子带间量子级联激光器向短波段发展的可能性及其根本性困难 ,用模型固体理论的基本假设、应变能带理论、非抛物性能带的经验二带模型、传播矩阵和分层逼近法 ,分析计算了以 Ga Sb为衬底的In As/Al Sb,In As/Al0 .6 Ga0 .4Sb,和以 In P为衬底的 In0 .5 3 Ga0 .4 7As/In0 .5 2 Al0 .4 8As的带阶 ,及其所组成的量子阱在加和不加电场作用下的束缚态 .发现其导带最大子带边能量差不可能超过其阱深的 56%～ 62 % ,而且受到导带间接能谷的限制而进一步减小 .设计提出了迄今发射最短波长为 2 .88μm的由 2 5个周期共 2 50个耦合量子阱组成、外加电场为 10 0 k

3～4μm锑化物带间级联激光器研究进展(特邀)

3~4μm波段中红外激光器在工业气体检测、医学医疗和自由空间光通信等诸多领域具有十分重要的应用。目前锑化物半导体带间级联激光器是实现中红外3~4μm波段的理想方案。带间级联激光器(Interband Cascade Laser,ICL)可以看做是通过电子和空穴复合产生光子的传统二极管激光器以及通过引入多个级联区来提高电子注入效率的子带间量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)的融合。文中概要介绍了带间级联激光器的基本工作原理,阐述了国际上主要研究单位包括俄克拉荷马大学、美国海军实验室、德国伍兹堡大学等带间级联激光器的发展历史,介绍了国内单位包括中国科学院半导体所研制成功带间级联激光器的性能,分析了该类激光器设计制备技术难点和及性能进一步提升优化的技术方案。

太赫兹Si/SiGe量子级联激光器的能带设计

使用nextnano^3模拟软件计算Si／Si1-xGex／Si量子阱的能带结构，对Si／SiGe量子级联激光器有源区的能带结构进行设计，结果表明使用Ge组分为0．27～0．3，量子阱宽度为3nm的SiGe合金与垒宽为3nm的Si层构成对称应变级联异质结构，有利于优化THz Si／SiGe量子级联激光器结构。

量子级联激光器技术内涵及其应用前景

20年来,QCL已经取得了飞速发展,在中波红外对抗、痕量气体检测、THz通信等领域初步得到了应用。本文从有源区方案设计及其优化、安装与封装、光子晶体QCL等设计技术,简要概述了量子级联激光器技术内涵;简要分析了当前QCL激光器研究热点和发展现状;最后从中波红外对抗、痕量气体检测、THz通信等应用技术方面,对QCL的技术应用前景进行了简要分析。

分布反馈太赫兹量子级联激光器实现高功率单模输出

太赫兹量子级联激光器(THz QCL)是一种基于超晶格或耦合多量子阱中电子共振隧穿和子带间跃迁的单极光源,其辐射频率可通过能带和波函数设计进行调控,具有响应速度高、体积小、便于集成等优点。近年来,国际上多个科研团队展开了对THz QCL的密集研究,器件性能取得了显著的进展。针对THz QCL的实际应用,目前急切需要解决两个方面的问题:第一方面,受限于严重的大气衰减、光束合成等困难,急需解决THz QCL功率输出提升的问题。第二方面,研制窄线宽、高功率单模输出的太赫兹本振源。

量子级联激光器的发展研究

量子级联激光器已被证明与传统的二极管激光器具有不同的发光原理,它是在子带间跃迁基础上的一种新型激光器。在理论上量子级联激光器的激射波长可调节性更强,拥有更广泛的应用前景。在近十年的研究中,量子级联激光器的激射波长已由最初的4.2μm扩展到可覆盖大部分中红外和部分远红外光谱区域,最近,更实现了在THz频率范围的激射。本文主要是对量子级联激光器发明与发展的综合回顾,并对其工作原理和应用作了简要介绍。

GaAs基3μm量子级联激光器有源区研究（英文）

通过10带k·p模型计算,设计了能够激发3μm波长的In x Ga1-x As1-y Ny/AlAs量子阱结构的量子级联激光器有源区。In x Ga1-x As1-y Ny/AlAs异质结结构具有极宽的导带阶跃(～1.5 eV),并且能够通过成熟的GaAs基工艺生长,因此采用这种结构制作短波量子级联激光器已成为研究热点。通过计算能带结构以及相应的波函数,发现当导带带阶非常大以致于第一激发态位于氮能级之上时,电子基态以及第一激发态会分裂为两条能级。正是由于这种效应的存在,提升了激光上能级的能量而促使激发波长缩短。通过一系列计算得出了一种最优化的基于In0.2Ga0.8As0.99N0.01/AlAs的三重耦合量子阱结构。在工作电压为65 kV/cm以及室温的条件下,最短的激光波长可以达到3μm。

丙丁烷TDLAS测量系统的吸收峰自动检测

基于丙丁烷在3.37μm处的基频吸收峰,使用相应中心波长的连续带间级联激光器和长光程吸收池,研制了基于波长调制技术的丙丁烷气体检测系统。为自动确定波长调制过程中的锯齿波中心值参数,基于电流与输出光频率的线性关系,通过均匀增加激光器驱动电流获得直接吸收光谱。使用基于洛伦兹线型的拟合算法确定吸收峰值对应电流,使锯齿波输出光以其为中心覆盖吸收峰。实验证明,以拟合结果31.94mA为中心值的锯齿波,在叠加频率为20 000Hz、幅值为0.03V的高频正弦调制波后,系统二次谐波峰值超过100mV。算法全过程不依赖标气和F-P标准具等精密光学器件,可适应实际生产条件下的系统自动定参。