帶間級聯激光器(ICL)是一種以6.1A族體系為主,通過量子工程的能帶設計及其材料外延、工藝制作而成的可以工作于中紅外波段的激光器。帶間級聯激光器工作原理是基于II型異質結和級聯帶間躍遷(電子帶之間的轉移),在較短波長上(3-6μm),帶間級聯激光器填補了近紅外DFB激光器、量子級聯激光器(QCL)的不足。
帶間級聯激光器是一種新型半導體激光器,結合了量子級聯激光器、傳統半導體帶間躍遷激光器雙重優勢,具有量子效率高、工作電壓低、波長易調節、閾值功耗低、載流子注入均勻等優勢,在氣體檢測、生命科學、醫學影像、半導體光電器件、自由空間光通信、環境監控、軍事電子對抗等領域具有廣闊應用前景。
帶間級聯激光器概念于上世紀九十年代中期被提出,但由于設計復雜、材料生長困難、設計理念不完善,帶間級聯激光器研究進展緩慢。全球范圍內,涉及帶間級聯激光器研究的機構有美國海軍實驗室、美國俄克拉荷馬大學、德國伍茲堡大學、英國圣安德魯斯大學、北京量子信息科學研究院、上海微系統與信息技術研究所、半導體超晶格國家重點實驗室、睿創上海研究中心等。
根據新思界產業研究中心發布的《
2023-2027年中國帶間級聯激光器(ICL)行業市場行情監測及未來發展前景研究報告》顯示,經過多年發展與經驗積累,目前帶間級聯激光器在器件設計、材料外延、器件制備、輸出功率、工作波長擴展等方面實現了大幅提升。目前帶間級聯激光器相關企業有德國nanoplus、美國康寧、中紅外半導體、海爾欣光電等,全球帶間級聯激光器市場仍由國外企業占據主導地位,國內核心技術處于卡脖子狀態。
隨著技術進步,帶間級聯激光器實用化水平不斷提升,基于量子工程的帶間級聯結構紅外探測器的光電器件可以在高溫、高速的環境中運行。此外為順應市場消費趨勢,小型化、系統化、智能化也逐漸成為帶間級聯激光器發展方向。
新思界
行業分析人士表示,帶間級聯激光器是重要的中紅外光源,近年來,隨著技術突破、產品創新,帶間級聯激光器實用化水平提升,應用領域不斷擴展,目前已廣泛用于環境監測、軍事、醫療影像等領域。我國帶間級聯激光器研究起步晚,核心技術處于卡脖子狀態,未來相關研究仍需進一步深入。