光谱的长波红外(LWIR，λ = 8-12μm)区域特别有趣，因为丰富多样的分子物种在该范围内具有“指纹”吸收特征，并且由于减少了吸水性，允许红外光的远程大气传输，用于一系列应用，包括无线通信，红外信标，测距和瞄准，防区外检测等。
波长为8~12μm的长波红外量子级联激光器
量子级联激光器(QCL)是少数能够服务于这一重要光谱范围的光源之一。由于其独特的电气操作和微型尺寸，qcl可以包含在紧凑、便携、坚固的系统中，这些系统可能价格低廉，可在任何基于半导体的平台上进行现场部署，易于使用。
当前低波长红外区域的激光器性能开始与中波红外(MWIR， λ = 3-5μm)的性能相媲美，传统上，中波红外(MWIR， λ = 3-5μm)的性能更为成熟，因为高功率MWIR器件由于需要IRCM解决方案而得到了强劲的发展。目前LWIR的性能可以提供瓦特级的输出功率，在z佳情况下具有两位数的电光转换效率。高性能LWIR器件的z大挑战并不容易通过简单地扩展到适用于MWIR范围内的qcl的LWIR范围解决方案来克服，尽管如此，通过使用应变补偿器件设计和制造方法，利用从高效MWIR QC激光器开发中获得的知识，已经取得了一些重大进展。总体而言，开发高功率、高效率的LWIR qcl的方法可以与前几年在实验和理论上中看到的MWIR发展进行比较，尽管受到与LWIR操作相关的特殊挑战的影响，例如长波长的自由电子光学损耗增加、子带间增益降低、光学约束减少、低功耗和低功耗等。更厚的半导体有源层导致更差的热性能和更具有挑战性的制造，等等。值得注意的是，2001年Beck等人基于9.1μm inp匹配设计首次演示了QC激光器的室温(RT)连续工作(CW)，而由于高应变InGaAs/InAlAs材料生长技术的改进和发展，才在MWIR波长下演示了高功率RT连续工作，从而实现了防止高能电子从较高激光能级泄漏到更高激光能级的设计活跃区域的能量水平。这是提高QC激光器的特征温度T0和T1的关键因素之一，从而在高温下实现高连续波功率发射。
如今，量子级联激光器是一种完全可部署的设备，可在室温及以上环境下工作，能够在具有挑战性的环境条件下操作和存储。总的来说，这种技术的成熟程度正在接近其他具有更长的历史的半导体器件之一。利用近红外激光制造技术和材料开发，QC激光器在1994年由分子束外延(MBE)生长的QCL中首次低温激光演示后不到10年就可用于实际应用。这一发展的关键步骤包括2001年QC激光器的RT连续操作演示，随后，2005年使用MOCVD技术生长和制造的QC激光器的室温连续操作，这是工业III-V半导体制造的选择平台。今天，使用MBE和MOCVD技术生长和制造QC激光器。尽管多年来MBE的增长，特别是气源MBE，在已发表的z佳性能方面保持了ling先优势，特别是在MWIR中，但对于许多实际应用目的而言，MOCVD增长可获得的性能足够好，并且允许更灵活的制造设置，特别是在工业环境中。
如上所述，第1个RT连续波QC激光器也是LWIR激光器，在300K时显示约10mW。从那一刻起，室温下的高功率和高效率的竞争转向了更短的波长(3.5-5μm)，因为对功率在瓦特范围内的IRCM解决方案的需求不断增加，效率(>10%)。如今，MWIR连续波功率达到几瓦，连续波转换效率达到两位数(>20%)，已经在实验室和现场测试设备中得到了验证。由于资金和市场需求较小，以及技术挑战较大，高功率LWIR激光器的发展一直落后。今天，部分由于通过大气的长距离信号传输的前景，部分由于功率相关探测技术(如光声光谱)的部署，部分由于对更小、更集成的封装的需求，在LWIR光谱范围内对高功率和高效率的推动已经大大增加。
目前，已经证明了波长在λ = 6-10μm范围内的瓦特级输出，并且已经测量了两位数范围内的效率。在λ = 10μm以上，更宽的发射极器件(14μm)可以在脉冲和连续模式下输出瓦级峰值功率，转换效率分别约为10%和4.8%。LWIR性能与短波长的激光器性能之间的差异是由于几个因素造成的，特别是在较长波长的自由电子吸收增加，以及较长的发射波长导致更宽的波导设计以获得z佳的模式约束。LWIR激光器的后一种特性导致了更具挑战性的连续波工作特性，因为更窄的波导由于产生热量的活性物质的更好的表面体积比而具有优化的热耗散。总的来说，在光约束和连续波操作之间的良好妥协在低波长红外比在中波长红外更难实现。
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