量子级联技术研究进展:从光源到探测
作者:
作者单位:

1.北京遥测技术研究所 北京 100076;2.大连理工大学集成电路学院 大连116024

作者简介:

杨 超 1988年生,博士,工程师。
李泰澎 2000年生,硕士研究生。
黄宝玉 1992年生,讲师,硕士生导师。
李愽乐 2001年生,硕士研究生。
张盛楠 1994年生,博士后,工程师。
黄 彦 1990年生,博士,高级工程师。
王兆刚 1990年生,博士,高级工程师。
史 青 1982年生,博士,研究员。
尹玉刚 1982年生,硕士,研究员。
彭泳卿 1980年生,博士,研究员。
李晓干 1976年生,教授,博士生导师。

通讯作者:

中图分类号:

TN248

基金项目:

国家科技重大专项(J2019-V-0015-0110);航天科技集团有限公司青年拔尖项目;某部型谱项目(20006873)


Research Progress of Quantum Cascade Technology: From Light to Detection
Author:
Affiliation:

1.Beijing Research Institute of Telemetry, Beijing 100076,China;2.School of Integrated Circuits, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China

Fund Project:

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    摘要:

    量子级联技术基于多量子阱或超晶格结构中的子带跃迁和共振隧穿理论,既可以产生光源,又可以探测光信号,是量子级联激光器(QCL)和量子级联探测器(QCD)的理论基石,在检测、遥感、通信、雷达等领域具有广泛的应用前景。经过最近三十年的研究,量子级联技术在基础研究、产品性能以及应用系统研发和场景试验方面都取得了重大进展。本文首先简要介绍了量子级联技术的原理和发展历史,随后阐述了量子级联器件子带能级结构和电子输运动力学计算思路,接着重点综述了量子级联技术的研究进展,包括中远红外高功率QCL、中远红外宽调谐QCL、太赫兹QCL、高性能QCD,以及QCL和QCD的单芯片光子集成方面的内容,最后介绍了QCL和QCD的产品与应用情况。

    Abstract:

    Quantum cascade technology, based on resonant tunneling and intersubband transitions in a multiple-quantum well or superlattice structure can generate light source and detect optical signals, it is the theoretical cornerstone of quantum cascade laser (QCL) and quantum cascade detector (QCD), which has wide application prospect in detection, remote sensing, communication, radar, and other fields. After three decades of research, quantum cascade technology has made significant progress in basic research, product performance, application system research and scene testing. In this paper, the principle and development history of quantum cascade technology are briefly introduced first. Subsequently, the calculation approaches of intersubband energy level structure and electron transport dynamics in quantum cascade devices are elaborated. Next, the research progress of quantum cascade technology is mainly reviewed, including mid- and far-infrared high power QCL, mid-and far-infrared widely tunable QCL, terahertz QCL, high performance QCD, and single-chip photonic integration of QCL and QCD. Finally, the commercially available QCL and QCD products, as well as their application status, are introduced.

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    引证文献
引用本文

杨超,李泰澎,黄宝玉,李愽乐,张盛楠,黄彦,王兆刚,史青,尹玉刚,彭泳卿,李晓干.量子级联技术研究进展:从光源到探测[J].遥测遥控,2024,45(3):1-23.

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历史
  • 收稿日期:2023-10-24
  • 最后修改日期:2024-03-17
  • 录用日期:
  • 在线发布日期: 2024-05-29
  • 出版日期:
  • 优先出版日期: 2024-05-29