中國科學家拓寬中紅外激光“頻譜邊界”

　　中新網長春4月17日電 (記者 郭佳)中國科學院長春光機所17日發布消息，該所成功研制出具有超寬激光光譜的中紅外量子級聯激光器，攻克了長期制約單有源區量子級聯激光器譜寬的技術瓶頸。

　　在中紅外光電領域，同時實現寬光譜覆蓋與高分辨測量一直是重要的技術挑戰。受制于復雜的能帶工程設計，傳統量子級聯激光器的發射譜寬通常較窄，難以兼顧寬帶探測與高精度識別等多重應用需求。

　　為此，該所孟博研究員團隊提出了一種基于對角躍遷的多能態-連續態(MTC)有源區設計方案，該結構采用應力補償材料體系。通俗來講，這一設計為電子提供了多條“發光通道”，使電子可在多個能級間同時發生躍遷，從而共同貢獻激光輸出，顯著拓寬了光譜范圍。

　　實驗結果顯示，在室溫條件下，該器件在約9μm(微米，下同)波段(中紅外范圍)實現了1.2μm的激光譜寬；在低溫環境下，光譜寬度進一步擴大至1.9μm以上，同時光電轉換效率等核心指標已接近國際領先水平。

　　值得一提的是，該器件采用金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)技術制備，這是一種較為成熟的半導體工藝路徑，為后續規模化制備和實際應用奠定了基礎。

　　孟博介紹，該研究有望成為一把“更靈敏的光學尺子”，在環境監測中實現對多組分氣體的精準識別，并推動醫學與工業檢測領域的高分辨成像應用。該研究還為發展面向高精度寬光譜傳感、高分辨成像及自由空間光通信的集成化高效光源提供了新的技術路徑。