突破单芯片光谱瓶颈！国产中红外量子级联激光器实现超宽谱输出

在高端红外光源与精密检测仪器核心器件领域，国产技术再获重要突破。近日，中国科学院长春光机所宣布，成功研制出具备超宽激光光谱的中红外量子级联激光器，一举攻克长期制约单有源区器件的谱宽限制，为高精度光谱分析、工业在线监测及环境气体检测等装备提供了新一代光源解决方案。

中红外波段被视为气体检测与物质识别的 “指纹光谱区”，宽光谱覆盖与高光谱分辨率一直是红外传感、高分辨成像设备的核心性能追求。传统量子级联激光器受限于能带结构设计，发射光谱普遍较窄，难以在一台器件上同时满足宽带快速筛查与高精度定性定量需求，也间接影响了整机系统的集成度与检测效率。

针对这一行业共性瓶颈，长春光机所孟博研究员团队创新性提出基于对角跃迁的多能态 - 连续态（MTC）有源区设计，并结合应力补偿材料体系，构建出多条并行电子跃迁通道，使多能级跃迁辐射可同步贡献激光输出，在不牺牲器件性能的前提下实现光谱大幅拓展。

测试数据显示，该中红外激光器在室温 9μm 波段实现 1.2μm 谱宽输出，低温条件下光谱宽度进一步提升至 1.9μm 以上，光电转换效率等关键性能已接近国际先进水平。更具产业价值的是，器件采用成熟的金属有机物化学气相沉积（MOCVD）工艺制备，具备稳定可控、易于规模化生产的优势，为后续批量应用于仪器装备扫清了工艺障碍。

作为一款高灵敏、宽光谱的新型红外光源，该成果相当于一把高精度 “光学尺子”，可直接支撑多组分气体同时识别、工业过程高分辨成像、医疗诊断检测等场景，显著提升光谱仪器的检测范围与分析能力。同时，也为我国发展面向高端传感、精密测量与空间光通信的集成化、小型化红外光源，开辟了全新技术路线，对推动红外检测仪器自主可控与性能升级具有重要意义。