光譜的長波紅外(LWIR，λ = 8-12μm)區域特別有趣，因為(wei) 豐(feng) 富多樣的分子物種在該範圍內(nei) 具有“指紋”吸收特征，並且由於(yu) 減少了吸水性，允許紅外光的遠程大氣傳(chuan) 輸，用於(yu) 一係列国产成人在线观看免费网站，包括無線通信，紅外信標，測距和瞄準，防區外檢測等。
波長為(wei) 8~12μm的長波紅外量子級聯激光器
量子級聯激光器(QCL)是少數能夠服務於(yu) 這一重要光譜範圍的光源之一。由於(yu) 其獨特的電氣操作和微型尺寸，qcl可以包含在緊湊、便攜、堅固的係統中，這些係統可能價(jia) 格低廉，可在任何基於(yu) 半導體(ti) 的平台上進行現場部署，易於(yu) 使用。
當前低波長紅外區域的激光器性能開始與(yu) 中波紅外(MWIR， λ = 3-5μm)的性能相媲美，傳(chuan) 統上，中波紅外(MWIR， λ = 3-5μm)的性能更為(wei) 成熟，因為(wei) 高功率MWIR器件由於(yu) 需要IRCM解決(jue) 方案而得到了強勁的發展。目前LWIR的性能可以提供瓦特級的輸出功率，在z佳情況下具有兩(liang) 位數的電光轉換效率。高性能LWIR器件的z大挑戰並不容易通過簡單地擴展到適用於(yu) MWIR範圍內(nei) 的qcl的LWIR範圍解決(jue) 方案來克服，盡管如此，通過使用應變補償(chang) 器件設計和製造方法，利用從(cong) 高效MWIR QC激光器開發中獲得的知識，已經取得了一些重大進展。總體(ti) 而言，開發高功率、高效率的LWIR qcl的方法可以與(yu) 前幾年在實驗和理論上中看到的MWIR發展進行比較，盡管受到與(yu) LWIR操作相關(guan) 的特殊挑戰的影響，例如長波長的自由電子光學損耗增加、子帶間增益降低、光學約束減少、低功耗和低功耗等。更厚的半導體(ti) 有源層導致更差的熱性能和更具有挑戰性的製造，等等。值得注意的是，2001年Beck等人基於(yu) 9.1μm inp匹配設計首次演示了QC激光器的室溫(RT)連續工作(CW)，而由於(yu) 高應變InGaAs/InAlAs材料生長技術的改進和發展，才在MWIR波長下演示了高功率RT連續工作，從(cong) 而實現了防止高能電子從(cong) 較高激光能級泄漏到更高激光能級的設計活躍區域的能量水平。這是提高QC激光器的特征溫度T0和T1的關(guan) 鍵因素之一，從(cong) 而在高溫下實現高連續波功率發射。
如今，量子級聯激光器是一種完全可部署的設備，可在室溫及以上環境下工作，能夠在具有挑戰性的環境條件下操作和存儲(chu) 。總的來說，這種技術的成熟程度正在接近其他具有更長的曆史的半導體(ti) 器件之一。利用近紅外激光製造技術和材料開發，QC激光器在1994年由分子束外延(MBE)生長的QCL中首次低溫激光演示後不到10年就可用於(yu) 實際国产成人在线观看免费网站。這一發展的關(guan) 鍵步驟包括2001年QC激光器的RT連續操作演示，隨後，2005年使用MOCVD技術生長和製造的QC激光器的室溫連續操作，這是工業(ye) III-V半導體(ti) 製造的選擇平台。今天，使用MBE和MOCVD技術生長和製造QC激光器。盡管多年來MBE的增長，特別是氣源MBE，在已發表的z佳性能方麵保持了ling先優(you) 勢，特別是在MWIR中，但對於(yu) 許多實際国产成人在线观看免费网站目的而言，MOCVD增長可獲得的性能足夠好，並且允許更靈活的製造設置，特別是在工業(ye) 環境中。
如上所述，第1個(ge) RT連續波QC激光器也是LWIR激光器，在300K時顯示約10mW。從(cong) 那一刻起，室溫下的高功率和高效率的競爭(zheng) 轉向了更短的波長(3.5-5μm)，因為(wei) 對功率在瓦特範圍內(nei) 的IRCM解決(jue) 方案的需求不斷增加，效率(>10%)。如今，MWIR連續波功率達到幾瓦，連續波轉換效率達到兩(liang) 位數(>20%)，已經在實驗室和現場測試設備中得到了驗證。由於(yu) 資金和市場需求較小，以及技術挑戰較大，高功率LWIR激光器的發展一直落後。今天，部分由於(yu) 通過大氣的長距離信號傳(chuan) 輸的前景，部分由於(yu) 功率相關(guan) 探測技術(如光聲光譜)的部署，部分由於(yu) 對更小、更集成的封裝的需求，在LWIR光譜範圍內(nei) 對高功率和高效率的推動已經大大增加。
目前，已經證明了波長在λ = 6-10μm範圍內(nei) 的瓦特級輸出，並且已經測量了兩(liang) 位數範圍內(nei) 的效率。在λ = 10μm以上，更寬的發射極器件(14μm)可以在脈衝(chong) 和連續模式下輸出瓦級峰值功率，轉換效率分別約為(wei) 10%和4.8%。LWIR性能與(yu) 短波長的激光器性能之間的差異是由於(yu) 幾個(ge) 因素造成的，特別是在較長波長的自由電子吸收增加，以及較長的發射波長導致更寬的波導設計以獲得z佳的模式約束。LWIR激光器的後一種特性導致了更具挑戰性的連續波工作特性，因為(wei) 更窄的波導由於(yu) 產(chan) 生熱量的活性物質的更好的表麵體(ti) 積比而具有優(you) 化的熱耗散。總的來說，在光約束和連續波操作之間的良好妥協在低波長紅外比在中波長紅外更難實現。
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