量子级联激光器 - 产品信息 - 相关知识

2025-04-07 12:14:56量子级联激光器: 量子级联激光器是一种基于量子效应工作的中远红外激光器，通过半导体材料中的电子在不同能级间的跃迁来产生激光。其独特之处在于能够利用量子阱结构中的子带跃迁，实现高效的能量转换和激光输出。量子级联激光器具有波长可调谐、输出功率高、工作温度范围宽等优点，在光谱分析、环境监测、医疗诊断、通信等领域有广泛应用。此外，它还具有体积小、重量轻、易于集成等特点，是现代光电技术中的重要光源之一。

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量子级联激光器资讯

筱晓光子小科普①——中红外量子级联激光器

量子级联激光器的工作原理与通常的半导体激光器截然不同，它打破了传统p-n结型半导体激光器的电子-空穴复合受激辐射机制，其发光波长由半导体能隙来决定。

筱晓（上海）光子技术有限公司 637
2022-09-03
中红外量子级联激光器
9.68um量子级联激光器TDLAS测水分子系统 - 筱晓光子实验分析①

量子级联激光器(quantum cascade lasers, QCLs)是基于电子在半导体量子阱中导带子带间跃迁和声子辅助共振隧穿原理的新型单极半导体器件。

筱晓（上海）光子技术有限公司 475
2022-11-08
9.68um量子级联激光器TDLAS测水分子系统 QCL量子级联激光器
中红外量子级联激光器波长测试实验-筱晓光子实验小分享②

量子级联激光器(Quantum Cascade Laser) 是一种能够发射光谱在中红外和远红外频段激光的半导体激光器。

筱晓（上海）光子技术有限公司 404
2022-09-11
中红外量子级联激光器
7.4um中红外量子级联激光器测甲烷浓度——筱晓光子小科普②

波长调制技术的关键是激光器的调谐波段的确定以及波长调谐特性，激光器的特性直接可以决定检测气体的种类以及检测系统的精度和应用领域。

筱晓（上海）光子技术有限公司 447
2022-09-04
波长调制技术激光器 7.4um中红外量子级联激光器中红外光电探测器
高功率台式 4.56um DFB-QCL高功率光源(QCL量子级联激光器) - 筱晓光子新品速递⑤

激光准直输出，通过10cm直通气体吸收池，然后打到MCT探测器上，探测到的信号接入PREAMP前置放大端，再经过锁相放大器调制解调，通过DACOUT模拟输出端输出二次谐波信号。

筱晓（上海）光子技术有限公司 653
2022-12-07
QCL量子级联激光器高功率台式 4.56um DFB-QCL高功率光源

量子级联激光器文章

量子级联激光器在痕量气体分析中的应用实例

 滨松光子学商贸（中国）有限公司 3015
2021-01-18
滨松痕量气体量子级联激光

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量子级联激光器问答

2022-03-03 09:27:26滨松成功开发出频率可变范围在0.42~2THz量子级联激光器模块: 我们通过分析太赫兹波（※1）的产生原理、提高量子级联激光器（以下简称QCL，Quantum Cascade Laser ※2）输出功率，同时利用滨松自主的光学设计技术，加上高效的外部谐振器（※3），成功开发出了可在0.42~2太赫兹（下简称THz，T为1万亿）范围内产生任意频率THz波的QCL模块。本研究成果实现了仅用一个（QCL）模块通过切换频率产生窄带太赫兹波。通过该项应用，可以提高含有可被太赫兹波吸收的药物成分、食品和半导体材料的质量评估和无损检测，以及高分子聚合物材料的识别等的准确性。此外，因为在实现超高速的无线通信中需要利用太赫兹波的特性，我们也期待此模块作为创新型的核心器件应用在未来超高速无线通信中。本次研究成果已刊登在2月22日（星期二）发表在Optica Publishing Group出版的“Photonics Research（光子学研究）”电子版上。此研究的一部分受总务省“战略信息和通信研究与发展促进项目(SCOPE)”委托（受理号JP195006001）。※1 太赫兹波：频率约为1THz的电磁波，具有介于无线电波和光之间的特性。※2 QCL：通过在发光层中使用特殊结构，使之与传统激光器不同，实现在从中红外到远红外的波长区域输出高功率的半导体光源。※3 外部谐振器：在半导体激光器外部设置衍射光栅来构成谐振器。太赫兹波研发背景由于待测样品中所含成分各异，对于易于吸收的太赫兹波的频率也会有所不同，利用这一特性，此次研究成果有望用于样品的质量评估、无损分析。此外，由于太赫兹波比高速通信标准“5G”所使用的频段频率还要高，因此该产品也有望用于下一代“6G”通信。滨松公司在2018年通过利用独有的量子结构设计技术，采用反交叉双重高能态设计（AnticrossDAUTM），开发了太赫兹非线性QCL。此太赫兹非线性QCL可以根据样品中所含的成分，改变太赫兹波的频率并进行照射，再根据吸收率来提高分析精度。然而，目前还没有一种半导体激光光源可以在一个模块实现频率的变化。因此，我们一直在研究和开发可改变频率的QCL模块。研发成果概要此次研究中，我们分析了QCL中太赫兹波的产生原理，并利用多年来积累的晶体生长技术和半导体工艺技术优化了内部结构。此外，我们还分析了太赫兹波在QCL内部传播的原理，发现顶面与高阻硅透镜的连接可以提高太赫兹波的产生效率，将输出功率提高到以往的5倍以上。结合滨松公司独有的光学设计技术，并给QCL搭配合适的衍射光栅（※4），形成一个高效的外部谐振器，再通过电控制衍射光栅，使倾斜度发生改变，进而实现可在0.42~2THz范围内产生任意频率的太赫兹波的QCL模块。本次研究结果表明，待测样品中根据其不同成分，吸收频率不同的情况下，用一个模块切换频率并照射窄带太赫兹波来检查每种成分的吸收率，可以提高药物、食品和半导体材料的质量评估和无损检测的准确性。此外，它还有望应用于之前不易识别的塑料等高分子聚合物材料的识别。接下去，我们也将继续深入研究QCL的散热结构，目标实现THz波稳定连续的工作，期待太赫兹波在观测宇宙空间的射电天文学等领域、数据传输速度达到每秒几百千兆的超高速大容量短距离无线通发展方向上的应用。今后，我们将利用滨松独有的微机电系统(MEMS)技术，将QCL模块缩小到指尖大小。※4衍射光栅:利用不同波长的光衍射角度，对不同波长的光进行分类的光学元件。频率切换原理从太赫兹非线性QCL发射的中红外激光束在衍射光栅中进行反射。在这种情况下，通过电控制衍射光栅并改变倾斜度来实现THz波的频率的切换。主要研究成果1、比以往的太赫兹非线性QCL高出5倍的输出功率我们分析了太赫兹非线性QCL中太赫兹波在内部传播的原理，发现其顶面与高电阻硅透镜的连接可以提高太赫兹波的产生效率。此外，通过利用多年来积累的晶体生长技术和半导体工艺技术优化内部结构，我们将1THz频段的峰值输出提高到亚毫瓦水平，是传统非线性QCL的5倍以上。2、该频率可调范围为0.42~2 THz的QCL模块我们在太赫兹非线性QCL顶面的抗反射膜的材料进行了深入研究，同时通过独有的光学设计技术，在QCL外部设置了匹配的衍射光栅，构成谐振器，再通过电器控制倾斜度，实现了室温操作下，最低频率低至0.42～2THz范围内产生任意太赫兹波的QCL模块。QCL模块的外观

2018-11-22 09:56:07量子级联激光器的介绍:

2018-11-13 20:52:13量子级联激光器的简介:

2018-12-08 14:10:36量子级联激光器的工作原理:

2023-05-17 10:34:38【新品】全球首款带宽高达20 GHz的量子级联探测器: 量子级联探测器(quantum cascade detector, QCD)于21世纪初被提出，是新型的光伏型量子阱红外探测器。其工作原理基于电子吸收光子后在量子阱的子带间跃迁并且激发态电子形成无需外加偏置电压的定向输运。量子级联探测器通常由两种禁带宽度不同的半导体材料交替生长而成，通过能带将材料的导带设计成量子阱结构，其探测波长可覆盖红外与太赫兹波段。无外加电场时，量子级联探测器在无光照条件下不会产生电流（无暗电流），仅在有光子入射的情况下，才会输出光电流。全球首款高速量子级联探测器P16309-01一直以来全球范围内有许多科研机构从事QCD的研究和开发，但在产品化的路上没有实质性突破。滨松公司利用层压半导体薄膜所产生的量子效应来实现高截止频率，针对QCD自身灵敏度偏低的问题，凭借多年的量子结构设计技术以及滨松自有的晶体生长技术和半导体工艺技术，成功推出了全球首款高速量子级联探测器P16309-01，带宽高达20 GHz，灵敏度高达1 mA/W。图1 滨松QCD探测器P16309-01示意图P16309-01产品特点1、室温工作，无需制冷；2、峰值波长4.65 μm，灵敏度1 mA/W，探测率1.5*109 cm*Hz1/2/W；3、工作时无需外加电压，即不需要外部电源；4、紧凑小巧（40*13.7*24 mm），内置聚焦透镜，便于光路调节；5、截止频率高达20 GHz（-3dB）。图2 滨松QCD探测器P16309-01实测信号P16309-01应用范围1、皮秒级超快现象如植物的光合作用、超大规模集成电路产生的电脉冲、激光器产生的超短激光脉冲等，持续时间小于1 μs的现象称为超快现象。图3 物质微观体系中各瞬态现象的时间尺度2、时间拉伸红外光谱（Time-stretch infrared spectroscopy）当前红外光谱仪的最高采样频率约1 MHz，这速率对于气体燃烧、蛋白结构变化等过程来讲还是不够快。基于时间拉伸技术设计的超快红外光谱仪（又称色散傅里叶变换红外光谱仪），可以将检测速率提升至80 MHz。fs级的混合激光脉冲在FACED系统中被延迟伸展为ns级的时间相关光谱，通过样品后被量子级联探测器（QCD）探测。图4 时间拉伸红外光谱仪的结构及工作示意图3、自由空间中红外通信适用于自由空间光通信的窗口包括0.8 μm、1.55 μm近红外波段以及4.5~5.2 μm、8~12 μm中红外波段，长波红外激光所受到的大气影响较近红外激光要小，可以增加系统传输距离，提高通信系统稳定性。图5 自由空间中红外通信示意图4、外差探测光信号探测分为直接探测和外差探测两种。直接探测响应的是信号光强信息，但不响应光波的相位信息，仅适用于强度调制检测。外差探测是一种光频相干检测，基于相干的参考光和入射信号光在光敏面上混频的原理实现。与直接探测相比，外差探测具有良好的滤波性能、良好的空间和偏振鉴别能力，可以响应信号的振幅、频率和相位信息。图6 激光外差探测系统示意图5、其它潜在应用：细胞分选、中红外光频梳图7 左：细胞分选信号探测示意图右：中红外光频梳示意图QCD探测系统装置示意图QCD探测器信号采集和读取需要配套高速放大器和示波器，对于放大器的要求带宽不低于26 GHz，示波器的带宽不低于16 GHz。图8 QCD探测系统装置示意图量子级联探测器功耗低、发热量低，可用于制备低能耗的成像芯片阵列。基于以上优点，量子级联探测器有望成为微光探测、卫星遥感、星地高速激光通信以及高对比度红外成像等应用极具前景的红外探测器。有关滨松量子级联探测器QCD的介绍就到此结束了，如果还有疑问欢迎在评论区留言，工程师在线真人回复。参考文献：[1] Kawai, A. , Badarla, V. R. , Hashimoto, K. , Imamura, T. , & Ideguchi, T. . (2019). Time-stretch infrared spectroscopy.文章链接：https://www.nature.com/articles/s42005-020-00420-3#citeas[2] Dougakiuchi T , Akikusa N . Application of High-Speed Quantum Cascade Detectors for Mid-Infrared, Broadband, High-Resolution Spectroscopy.[J]. Sensors (Basel, Switzerland), 2021, 21(17).文章链接：https://www.mdpi.com/1424-8220/21/17/5706