美國西北大學的研究人員研製出了一（yī）種小型中紅外激光二極管，其轉（zhuǎn）換效率超過50%。有關報道稱這（zhè）一成（chéng）果是量子級聯激光器(QCL)研究（jiū）的（de）重大突破，使量子級聯（lián）激光器向多個領域的實際應用，包括對危險化學品的遠程探測（cè），邁出了重（chóng）要（yào）一（yī）步。相關研（yán）究成（chéng）果刊發在最近的《自然?光子學》(Nature Photonics)雜誌網絡版上。

　　量子級聯激光器是一種發光機製異於傳統半導體激光器的新型二極管激光（guāng）器（qì），根（gēn）據量子（zǐ）力學原理設計，其發光波（bō）長可覆蓋中紅外區域。與傳統的二極管激光器不同，量子級聯激光器是單極器件，僅需電子即可運作，利用（yòng）電子在一維（wéi）量子化的導帶間的（de）躍遷來實現發光。經過多（duō）年的研究和工業化開發，現代近（jìn）紅外(波長在1微米左右)激光二極管的（de）轉換效率已（yǐ）接近極值（zhí），而中紅外(波長大於3微米)激光二極管卻很難達到效率極值。先前的報道認為，即使冷卻到低溫狀態，高效量子（zǐ）級聯激光器（qì）的轉換效（xiào）率也不會高於（yú）40%。

　　美國西北大學量子器（qì）件研究中心(CQD)的研究人員通過（guò）優化激（jī）光器（qì）設備的材料（liào）質量，在量子（zǐ）級聯激光器效率方麵取得了突破性進展。他們剔除了在低（dī）溫條件下（xià）激光器操作（zuò）中非必要的設計元素，研製出的新型激光器在溫度冷卻到40開（kāi）爾文時，4.85微米波長光（guāng）的轉換效率（lǜ）達到了53%。

　　該研究（jiū）小組的領導者、美國西北大學麥（mài）考密（mì）克工程與應用科學學院（yuàn）電氣（qì）工程（chéng）和計算機科學（xué）教授瑪尼傑?拉澤吉認為，這種高效激光器（qì）的（de）問世是一個重大突破，這是科學家們首次使激光器發（fā）出的光能超過熱能。她強調，激光器的轉（zhuǎn）換效率突破50%這個門檻，是一個裏程碑式的成就。

　　報道稱，提高轉換（huàn）效率依然是目前激光器研究的首要目標。而新型（xíng）設備所展現的高效率，可大大擴展量子（zǐ）級聯激光器的功（gōng）率標定範圍。最近的研究表明，伴隨著（zhe）量子級聯激光器的廣泛發（fā）展，單體脈衝激光器的輸出功率（lǜ）已高達120瓦特，而在一年前，隻有34瓦特。

　　該研究得到了美（měi）國國防部高級研究計劃局（jú）高效中紅外激（jī）光器(EMIL)項目和美國海軍研究所的共同資助。