最近，国际半导体行业杂志《今日半导体》报道了苏州纳米技术与纳米仿生研究所张子阳研究小组联合开发的中红外广谱光源阵列的最新成果，中国科学院，以及中国科学院半导体研究所的刘凤岐和王展国实验室。结果发表在《光学快报》上。中红外广谱光源基于半导体量子级联材料。光源的有源层由30个重复的级联循环组成，每个循环由低掺杂n型InGaAs隔开。研究人员设计的有源区的能带结构如图1所示。它使用了两个声子共振结构。有源区的一个周期包含四个耦合的应变补偿In0.678Ga0.322As / In0.365Al0.635As量子。陷阱。这种结构通过两个光子辅助弛豫实现了更有效的低能量载流子泵浦，从而增加了种群反转并提高了自发发射效率。使用这种材料结构的广谱光源具有阈值电流密度较低和输出功率较高的优点。图1：基于四阱耦合两声子共振的量子级联能带结构。为了获得抑制激光并实现超放射线发光所需的低反射率（小于10-6），中红外广谱光源的尺寸通常相对较大。因此，难以准备集成器件阵列结构。研究人员设计的宽光谱光源器件波导结构如图2所示。这是一种双通道脊型分段波导器件结构，由直杆端，倾斜杆区域和J-形波导。这种波导结构通过两次突然改变反射率而使用相对较小的器件尺寸来满足低反射率的要求。基于这种结构，研究人员准备了一系列的宽光谱光源阵列，并在室温下获得了2.4mW的连续输出功率，199cm-1的光谱宽度和20°的远场发散角。中红外光源在大气通信，太空遥感，化学检测和医学诊断等领域具有重要的应用。这项工作得到了国家重点研究发展计划和中国自然科学基金的支持。图2：中红外量子级联广谱光源设备阵列示意图。左上：显微镜图像，右上：SEM图像。