ICL帶間級聯雷射器，Interband Cascade Lasers（帶間級聯雷射器，簡稱ICL雷射器），是一種有效的全固化中紅外光源，具有廣泛的套用前景，廣泛套用於通信、痕量氣體監測、電子對抗和環境監控等領域。
基本介紹
- 中文名：帶間級聯雷射器
- 外文名：Interband Cascade Lasers
ICL雷射器提出,ICL雷射器進展,產品化進程,ICL雷射器發展,
ICL雷射器提出
為了解決QCL 存在的問題，1994 年美國加利福尼亞技術研究所噴氣推進實驗室的Rui.Q.Yang首先提出了第二型帶間級聯雷射器(ICL) 的概念。破隙型的InAs/AlSb/GaSb 超晶格具有較大的導帶不連續，能提供非常好的自由載流子限制，而且GaSb, InAs及AlSb 的晶格常數非常接近，有利於生長高質量材料，因此它很適合做第二型ICL 的材料。（下圖是ICL雷射器晶片結構圖）
ICL雷射器進展
第二型ICL 的概念提出以後，理論預測它能夠在室溫下以連續波(CW) 模式激射，且具有高的輸出功率和低的閾值電流密度。許多研究機構對第二型ICL 進行了大量的研究，其中包括休斯敦大學真空外延中心、美國海軍實驗室、美國陸軍實驗室和加利福尼亞技術研究所噴氣推進力實驗室等，比如國外SPIE網站上面關於ICL雷射器產品的發展和套用介紹。但國內尚未有這類型雷射器的相關報導。
產品化進程
在一份國外關於ICL雷射器的最新報告中，ICL雷射器已經得到了產品化，比如德國Nanoplus GmbH聯合維爾茨堡大學等研究機構，已經成功推出了3-6μm 波長範圍的ICL雷射器，在這個波長範圍內，具有非常多高靈敏度的氣體吸收線，比如CH4, HCl, CH2O, HBr, CO, CO2, NO和 H2O等，將會給雷射氣體分析套用帶來全新的套用，以《OSA—The Optical Society》雜誌發表的3493nm ICL雷射器套用為例。
下圖是ICL雷射器產品實物圖，採用TO66封裝：
3-6μm ICL雷射器可以用於以下各種氣體的高靈敏度分析：
ICL雷射器發展
雖然帶間級聯雷射器已經取得了很大的進展，但是閾值電流密度仍然很高，需要更進一步的研究和發展才能達到理論值。首先是波導的設計, 波導必須能夠有效地限制光模，表現出很低的光損耗，並能有效地將載流子從電極傳輸到級聯區。其次是俄歇複合的限制，俄歇複合對ICL 的工作性能影響非常大，俄歇複合過程的深入研究有助於改善器件的性能。此外，與InP 基和GaAs 基QCL 等半導體雷射器技術相比，ICL 的器件製作和MBE 生長參量都尚未最最佳化，因此，第二型ICL 還有很大的發展空間。
