太赫茲源量子級聯(lián)激光器（THzQuantumCascadeLaser,THz-QCL）主要用于產(chǎn)生太赫茲波段的激光，廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、安全檢測、醫(yī)學(xué)應(yīng)用等領(lǐng)域。
太赫茲源量子級聯(lián)激光器是一種基于半導(dǎo)體耦合量子阱子帶間電子躍遷的單極性半導(dǎo)體激光器。它通過在半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的導(dǎo)帶中形成電子的受激光學(xué)躍遷，產(chǎn)生相干極化THz輻射。這種激光器的工作原理與通常的半導(dǎo)體激光器不同，其激射方案是利用垂直于納米級厚度的半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)薄層內(nèi)由量子限制效應(yīng)引起的分離電子態(tài)，在這些激發(fā)態(tài)之間產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。
太赫茲波介于中紅外和微波之間，具有非離化特征，能夠穿透大多數(shù)非導(dǎo)電材料同時又是許多分子光學(xué)吸收的特征指紋光譜范圍。太赫茲源量子級聯(lián)激光器因其小型、大功率、高速響應(yīng)等特點(diǎn)，在多個領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力。
在環(huán)境監(jiān)測方面，量子級聯(lián)激光器被用于痕量氣體監(jiān)測，例如檢測空氣中的污染物質(zhì)。它的高靈敏度和高分辨率使其成為環(huán)境監(jiān)測的理想光源。在安全領(lǐng)域，這種激光器可以用于緝毒，通過檢測特定化學(xué)物質(zhì)的光譜指紋來識別爆炸物。
在醫(yī)學(xué)上，太赫茲源量子級聯(lián)激光器由于其非離化特性，適用于對生物組織的活體檢驗(yàn)，比X光更具優(yōu)勢。它還可以在醫(yī)學(xué)成像中提供高分辨率成像，有助于疾病的早期診斷和治療。此外，這種激光器也被用于通信領(lǐng)域，特別是在自由空間通信和衛(wèi)星通信中，表現(xiàn)出極大的潛力。
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