日前，美國(guó)Princeton大學(xué)和英國(guó)Sheffield大學(xué)的研究人員合作開(kāi)發(fā)出雙波長(zhǎng)輸出的中紅外量子級(jí)聯(lián)（QC）激光器，該項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人為Princeton大學(xué)電子工程系中紅外技術(shù)在健康和環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用中心（MIRTHE）的主任Claire Gmachl教授。該QC激光器采用不同于傳統(tǒng)QC激光器的運(yùn)行機(jī)制和運(yùn)行溫度，為QC激光器在醫(yī)療診斷和環(huán)境遙感領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)辟了新的道路。 Princeton大學(xué)電子工程系研究生Kale Franz表示：“這項(xiàng)研究表明，我們需要重新審視以往對(duì)QC激光器的認(rèn)識(shí)，對(duì)QC激光器的載流子動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行更加深入的研究，這樣做將有望在今后進(jìn)一步改進(jìn)QC激光器的性能。Gmachl Princeton表示：“改進(jìn)QC激光器的性能可以提高光譜激光系統(tǒng)的特性，實(shí)現(xiàn)更加靈活、成本更低的應(yīng)用?！? Kale Franz和他的同事Stefan Menzel仔細(xì)研究了一些最初難以解釋的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)表明存在第二個(gè)激光波長(zhǎng)，并且其性能與溫度有關(guān)。隨之，他們發(fā)明了高K-空間（K代表波數(shù)，即電子動(dòng)量）激光器。 激光產(chǎn)生的機(jī)制源于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，在這個(gè)過(guò)程中電子先被泵浦到較高的能級(jí)，隨后電子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)，同時(shí)輻射光子。在單個(gè)能帶內(nèi)，電子通常位于K-空間最低值，即零附近。光躍遷通過(guò)這些低K值電子產(chǎn)生。在QC激光器中，利用K值為零的空間非局域能態(tài)準(zhǔn)平衡電子，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)最大化。 研究人員設(shè)計(jì)了一種獨(dú)特的QC激光器結(jié)構(gòu)，利用電子從能態(tài)５躍遷到能態(tài)４（5→4）實(shí)現(xiàn)第一個(gè)波長(zhǎng)（見(jiàn)圖）。傳統(tǒng)的QC激光器電子從能態(tài)3躍遷到能態(tài)2（3→2）。5→4躍遷產(chǎn)生激光振蕩的同時(shí)，4→2躍遷也產(chǎn)生激光振蕩，因此可以實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)輸出的QC激光器。5→4躍遷對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為9.5