양자 다단계 레이저(QCL)는 반도체 양자 우물의 전자 대역 간 전이 및 포논 보조 진동 터널링 원리를 기반으로 하는 새로운 단극 반도체 소자입니다. 전통적인 p-n 접합 반도체 레이저의 전자-정공 재결합 유도 방출 메커니즘과 달리, 전자만 QCL 유도 방출 과정에 참여합니다. 레이저 파장의 선택은 활성 영역의 전위 우물과 장벽의 에너지 대역 조정을 통해 달성될 수 있습니다. . QCL은 반도체 레이저 이론, 중적외선 및 THz 반도체 광원 분야에서 혁명을 주도해 왔으며, 이는 미량 가스 모니터링 및 자유 공간 통신에 이상적인 광원입니다. 공공 보안, 국가 안보, 환경 분야에서 상당한 응용 가능성을 가지고 있습니다. 그리고 의학. QCL(양자 캐스케이드 레이저)은 서브밴드 간 전자 전이를 기반으로 하는 중적외선 대역 단극 광원으로, 작동 원리가 일반 반도체 레이저와 완전히 다릅니다. 레이저 방식은 나노미터 두께에 수직인 반도체 이종 접합 박층에서 양자 구속 효과로 인해 발생하는 분리된 전자 상태를 사용하여 이러한 여기 상태 사이의 입자 수 반전을 생성하는 것입니다. 레이저의 활성 영역은 양자에 의해 결합됩니다. 우물은 단일 전자 주입으로 다중 광자 출력을 달성하기 위해 다단계 직렬 연결(일반적으로 500개 이상의 층)로 구성됩니다. 양자 캐스케이드 레이저의 출현은 중적외선 및 원적외선 반도체 레이저 개발을 위한 넓은 밴드갭 재료의 사용을 개척하여 중적외선 및 원적외선 반도체 레이저 개발 역사에 새로운 이정표를 세웠습니다. 1994년에 Federico Capasso와 그의 동료 Zhuo Yihe 등은 Bell Labs에서 양자 캐스케이드 레이저를 발명하는 데 앞장섰습니다. 이는 반도체 레이저 분야의 혁명으로 평가된다. 2000년 중국 과학자 리애진(현 국립과학원 원사) 연구팀이 아시아 최초로 파장 5~8미크론의 반도체 양자 다단계 레이저를 개발해 중국을 대열에 합류시켰다. 그러한 레이저의 개발 기술을 습득한 국가.