编者按：

2022年6月28日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平在湖北省武汉市考察时指出，光电子信息产业是应用广泛的战略高技术产业，也是我国有条件率先实现突破的高技术产业。

总书记的讲话激动人心、催人奋进。光电子信息技术作为中国科学院半导体研究所的重点研究领域之一，近年来研究所始终坚持问题导向，凝聚全所之力，理解和把握国家战略科技力量第一方阵的职责使命，聚焦“卡脖子”关键核心技术，想国家之所想，急国家之所急，研国家之所需，当好排头兵，为加快实现半导体科技高水平自立自强作出积极贡献。

“光电子科技引领 半导体创‘芯’未来”系列科技成果旨在展示半导体研究所近年来在光电子信息产业方面的重要创新成果，为推动我国光电子信息产业加快发展作出更大贡献。

光电子科技引领 半导体创“芯”未来

系列科技成果展示之一

中远红外量子级联激光器

半导体激光器是光电子信息技术的核心器件之一，传统半导体激光器的激射波长由材料带隙决定，而窄带隙半导体材料受到俄歇复合效应影响无法实现中远红外（3~14μm）波段高效发光，导致较长一段时间内中远红外半导体激光器发展缓慢。

量子级联激光器（Quantum Cascade Lasers，QCLs）开创了中远红外半导体激光的新领域，是“能带工程”与高精度低维材料外延技术相结合的光辉典范。基于传统的Ⅲ-Ⅴ族材料体系，通过生长多周期、上千层纳米级半导体薄层实现激光的激射；借助声子共振辅助隧穿效应实现电子的“循坏”利用和级联放大；通过设计半导体薄层的厚度实现波长调节。量子级联激光器具有小型、高效、波长可设计的特点，是中远红外波段的理想激光光源，是支撑中远红外光电子信息技术发展的关键器件。

中国科学院半导体研究所王占国院士和刘峰奇研究员带领的技术团队于1996年开始量子级联激光器的研究工作，经过长时间不懈努力，在中远红外量子级联激光器研发与应用方面取得了一系列重要进展。团队先后研制成功波长3.5~16微米的一系列大功率、低阈值、高光束质量的中远红外量子级联激光器，部分研究成果达到世界领先水平，是国内最早实现量子级联激光器室温连续工作的团队。掌握了量子级联激光器材料设计、外延生长、器件工艺制作、封装测试和应用系统开发等全链条技术。相关产品已在50余家企事业单位进行应用，具备实现量子级联激光器的产业化技术能力。

量子级联激光器是中远红外波段最具潜力的激光光源，受技术创新驱动，已成为激光器行业增长较为迅速的领域，随着技术的不断成熟有望成为激光器领域爆发巨大市场空间的“新蓝海”。目前，整个中远红外产业处于爆发的前夜，其核心芯片和模块在气体传感、医疗检测、石油化工及毒品检测等方面国外已经形成完整的产业化链条，市场需求迫切。

图1 量子级联激光器全链条技术能力 

图2  4.7μm大功率FP QCL，室温连续工作功率1 W，脉冲60W

图3 量子级联激光器产品