光电集成|美国开发出固态单片可调宽带可调红外激光器

美国西北大学麦考密克工程学院的研究人员在美国国土安全部科学和技术委员会、国家科学基金、海军航空系统司令部、国防先期研究计划局（DARPA）和国家航空航天局（NASA）的支持下，在西北大学量子器件中心18个月量子级联激光器研究基础上，研发出固态单片宽带可调红外激光器，潜在应用包括药物和爆炸物的探测。

调谐范围

该固态量子级联激光器（QCL）带有一个单发射孔径，能够在2到9.1微米范围内快速调谐。该范围覆盖了重要“指纹”区域，可通过红外传感吸收和识别大多数分子特征。在试验中，激光器演示了捕获气体独特频谱“指纹”的能力。

单片集成

该激光器集成了一个八激光器取样光栅分布反馈激光器阵列和一个在片合束器。整个系统唯一可以活动的部分是用于冷却激光器的风扇，相对于仍需要机械部件来实现调谐的现有系统而言，是一个巨大进步。研究人员希望下一步能够展现该激光器的高稳定性。

成果展示

（a）单片集成激光器阵列和合束器示意图

（b）解理激光器扫描电镜（SEM）图像

（c）带有氮化硅钝化层和上部开口波导的二合一漏斗合束器SEM图像

潜在应用

该激光器目前已集成到一个系统中，该系统包含实现光谱系统所需的所有激光器驱动器件和调谐软件。该系统能产生一个稳定的直径小于3毫米的单孔径斑，适用于防区外探测，能够实现线性或随机扫描，稳定时间小于1毫米每波长。