近日，中国电子科技集团有限公司（简称“中国电科”）旗下产业基础研究院在量子级联激光器领域取得重要进展。由该院材料研发团队自主研发的量子级联激光器成功实现了室温连续波工作模式下单模激光输出功率的重大突破，标志着我国在中远红外半导体激光技术方面迈出了坚实一步。

量子级联激光器：中远红外光谱领域的核心技术

量子级联激光器（Quantum Cascade Laser, QCL）是一种基于耦合量子阱子带间电子跃迁机制的单极性半导体激光器。与传统双极型激光器不同，QCL利用的是导带内部多个量子阱结构中的电子跃迁来实现受激辐射，其发光波长可通过设计量子阱结构进行精确调控，完全覆盖中红外至远红外波段（通常为3~300微米）。这一特性使其成为目前唯一能够在该波段实现高功率、可调谐、室温工作的激光光源之一。

由于其独特的物理机制和优异性能，量子级联激光器在诸多前沿领域展现出广阔的应用前景。例如，在生物医学领域，QCL可用于无创血糖检测、呼吸气体分析等；在环境监测中，QCL可对温室气体、痕量污染物进行高灵敏度检测；在安全防护方面，QCL可应用于爆炸物、毒品等危险物质的远程识别。

技术突破：实现室温高效单模输出

此次中国电科产业基础研究院的研发团队在量子级联激光器材料结构设计、外延生长工艺及器件制备等方面进行了系统优化，成功实现了在室温连续波工作模式下的高功率单模激光输出。这一成果不仅提升了器件的整体性能，也为未来产品的小型化、集成化打下了坚实基础。

相比传统红外激光器，量子级联激光器具有体积小、重量轻、功耗低、响应速度快等显著优势，尤其适合于便携式设备和现场快速检测系统。此外，QCL还可通过电流或温度调节实现波长调谐，满足不同应用场景下对目标气体或物质的精准识别需求。

推动产业化落地，赋能多领域应用

随着本次关键技术的突破，中国电科产业基础研究院正加快推进量子级联激光器的工程化与产业化进程。下一步，研发团队将围绕气体检测、自由空间光通信、红外成像等典型应用场景开展系统集成与验证，力争实现从实验室到工程应用的跨越式发展。

在气体检测领域，QCL可用于大气污染监测、工业排放控制、天然气管道泄漏检测等场景，提供实时、高精度的气体成分分析能力；在自由空间光通信方面，QCL可在复杂电磁环境下实现高速率、远距离的数据传输，适用于军事通信、应急救援等特殊场合；在公共安全领域，QCL还可用于机场安检、边境防控等场景中的违禁品识别与预警。

量子级联激光器作为新一代中远红外光源的重要代表，其技术进步对于推动我国高端光电子器件自主可控、提升相关产业核心竞争力具有重要意义。此次中国电科产业基础研究院的技术突破，不仅是我国在光子芯片领域持续发力的体现，也为未来红外光子技术的广泛应用打开了新的想象空间。可以预见，随着量子级联激光器技术的不断成熟与普及，它将在更多领域发挥关键作用，助力我国科技强国建设迈向更高水平。