文章来源：中科院半导体研究所

     中科院半导体所半导体材料科学重点实验室，低维半导体材料与器件北京市重点实验室，在国家科技部，自然科学基金，及中科院等项目的支持下，经过多年的基础研究和技术开发，制备成功红外量子级联激光器(QCL)系列产品。   

　　半导体所研制的QCL的波长覆盖中远红外波段4.4--8.6微米，室温连续输出功率10-900 mW。其优势特点是体积小、可集成、大功率，具有广泛的应用前景。体现在如下几个方面： 绝大多数分子的振动和转动能量对应于中远红外波段的光子能量，因此大部分物质在中远红外均有指纹性的吸收峰，可用QCL对特定的成份和含量进行标定、实现灵敏检测。因此QCL可用于温室气体检测、污染监控、医学诊断、毒品及生化危险制品检测、石油/天然气储备罐微量泄漏的远程实时监测等方面。 

　　温室效应、灰霾天气引发的环境与气候问题已经成为全球关注的热点。特别是近年来北京的灰霾天气、严重影响北京市民的生活健康。我们需要更好地了解北京市污染排放的成因、特点及其随时间变化的规律，为国家、北京市政府决策提供一些参考数据，这就需要先进的温室气体、PM2.5等监测技术与设备。例如，温室气体的主要构成N2O、CO2、CH4的“指纹”特征吸收分别在4.3x、4.5x、7.5x微米，用对应波长的QCL可以进行高灵敏检测；灰霾的主要成分在中远红外波段也有指纹性吸收峰，用QCL可以实时、远程监测。 

　　无损医学诊断，人类的呼气过程含有400种以上的“生化轨迹”，通过监测某种特定气体的含量可以检查身体的健康状况；例如用QCL测量呼出气体中NO浓度来诊断哮喘病，用QCL测量呼出气体中乙醛(吸收峰在5.7微米附近)的含量可以预测肺癌和肝病。 

　　半导体所研制的室温大功率QCL已经达到工程化应用的门槛，急需相关部门进行推广应用，将元器件集成为系统应用技术。

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