量子級聯(lián)激光器(quantum cascade lasers, QCLs)是基于電子在半導體量子阱中導帶子帶間躍遷和聲子輔助共振隧穿原理的新型單極半導體器件。不同於傳統(tǒng)p-n結(jié)型半導體激光器的電子-空穴復合受激輻射機制，QCL受激輻射過程只有電子參與，激射波長的選擇可通過有源區(qū)的勢阱和勢壘的能帶裁剪實現(xiàn)。QCL引領(lǐng)了半導體激光理論、中紅外和THz半導體光源革命，是痕量氣體監(jiān)測和自由空間通信的理想光源，在公共安全、國家安全、環(huán)境和醫(yī)學科學等領(lǐng)域有重大應用前景。 量子級聯(lián)激光器(QCL)是一種基于子帶間電子躍遷的中紅外波段單極光源，其工作原理與通常的半導體激光器截然不同。其激射方案是利用垂直于納米級厚度的半導體異質(zhì)結(jié)薄層內(nèi)由量子限制效應引起的分離電子態(tài)，在這些激發(fā)態(tài)之間產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，該激光器的有源區(qū)是由耦合量子阱的多級串接組成(通常大于500層)而實現(xiàn)單電子注入的多光子輸出。量子級聯(lián)激光器的出現(xiàn)開創(chuàng)了利用寬帶隙材料研制中、遠紅外半導體激光器的先河，在中、遠紅外半導體激光器的發(fā)展史上樹立了新的里程碑。1994年Federico Capasso和同事卓以和等人在貝爾實驗室率先發(fā)明量子級聯(lián)激光器。這被視為半導體激光領(lǐng)域的一次革命。2000年，我國科學家李愛珍（現(xiàn)任美國科學院院士）的課題組在亞洲率先研制出5至8微米波段半導體量子級聯(lián)激光器，從而使中國進入了掌握此類激光器研制技術(shù)的國家行列。