量子级联激光器是一种基于半导体耦合量子阱子带间电子跃迁的单极性半导体激光器。通常在中红外区域(约4μm至10μm)发光。与其他激光系统相比，它们在操作方式上有些不同，因为量子级联激光器并不依赖于发光介质中不同电子状态之间的转换，而是在多层半导体材料中产生电子的 "级联"，导致不同半导体层的光子发射。
量子级联激光器的工作原理基于半导体耦合量子阱子带间的电子跃迁。通过调整有源区量子阱的厚度，可以改变子带的能级间距，从而实现波长的准确“裁剪”。此外，其较小的器件尺寸也是一大优点。在级联激光器的设计中，上一部分的输出作为下一部分的输入，各级串联在一起，形成级联效应。
量子级联激光器的输出光束通常具有很窄的线宽和中心波长的出色可调性。导致*后发射线宽的基本过程很复杂，但自发发射过程的相对较长的寿命*后耦合到产生观察到的激光输出的激光模式。
量子级联激光器在多个领域有重要应用：
气体检测 ：基于量子级联激光器的红外光谱气体检测技术具有灵敏度高、检测速度快等优点，特别是在高精度光谱检测方面表现良好，广泛应用于气体检测领域。
太赫兹成像 ：用于物质监测、生物医学成像等。
通信技术 ：作为光外差检波技术的本地振荡器。
环境监测 、 气体传感 、 红外光谱学以及遥感技术等领域：由于其高光谱纯度和稳定性，量子级联激光器在这些领域有广泛应用。
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