Dalam komuniti saintifik, jalur -tengah inframerah terkenal sebagai "rantau cap jari molekul", di mana ciri peralihan tahap tenaga getaran dan putaran kebanyakan bahan pencemar gas dan biomolekul tertumpu. Peralatan pengesanan spektroskopi yang dibina di atas QCL berfungsi sebagai perkakasan teras untuk penderiaan jauh persekitaran, pemantauan gas industri,-diagnostik perubatan bukan invasif dan-kelajuan tinggi-komunikasi optik bebas. Walau bagaimanapun, QCL pertengahan-inframerah tradisional telah lama menghadapi pelbagai halangan teknologi. Penyelesaian kuasa rendah-arus perdana sangat bergantung pada proses pertumbuhan semula sisi InP (SI-}InP) separa penebat kompleks, yang bukan sahaja melibatkan pembuatan yang menyusahkan dan hasil cip yang rendah tetapi juga meningkatkan kos keseluruhan dengan ketara. Selain itu, peranti ini secara amnya mengalami pelesapan haba yang terhad dan penggunaan kuasa yang tinggi secara berterusan, menjadikannya sukar untuk menyesuaikan diri dengan permintaan peralatan pengesanan medan mudah alih dan kecil.
Untuk menangani masalah sakit industri ini, pasukan Penyelidik Meng Bo di CIOMP melakarkan kursus baharu dengan secara inovatif mencadangkan pandu gelombang "berbentuk-Goblet" QCL. Konsep reka bentuk teras melibatkan pengelasan-basah selektif kawasan aktif supaya lebarnya jauh lebih kecil daripada lapisan pelapisan atas dan bawah, membentuk profil keratan-seperti piala-yang unik. Reka bentuk bersepadu ini secara serentak menyelesaikan kesesakan dalam pembuatan, suntikan semasa dan pengurusan terma. Pertama, ia menghapuskan sepenuhnya keperluan untuk proses pertumbuhan semula sisi-InP, secara drastik menurunkan ambang untuk pengeluaran besar-besaran dan kos pembuatan. Kedua, struktur pelapisan atas lebar yang dikekalkan memastikan suntikan arus seragam, menghalang kesesakan arus setempat. Akhir sekali, pelapisan InP yang dilanjutkan mencipta berbilang laluan pelesapan haba, dengan berkesan mengurangkan kesesakan rintangan haba yang disebabkan oleh lapisan pempasifan SiO₂ tradisional dan secara asasnya meningkatkan{10}}kestabilan operasi suhu tinggi laser.
Untuk mengesahkan kebolehlaksanaan reka bentuk ini, pasukan penyelidik mereka bentuk lebih 50 peranti QCL berbentuk piala{1}yang berbeza-beza saiz dan menjalankan penilaian yang sistematik. Pelbagai penunjuk utama mencapai tahap lanjutan di kalangan struktur yang serupa. Di bawah keadaan suhu bilik (293 K), peranti 1 mm × 3 μm mencapai penggunaan kuasa ambang -gelombang (CW) berterusan kira-kira 1 W, dengan penggunaan kuasa ambang berdenyut serendah 0.85 W. Suhu bilik{11}} kuasa keluaran CW melebihi 27 mW, manakala pada suhu output maksimum KW, 8243 mW, dan pada suhu rendah kuasa output. kuasa keluaran berdenyut meningkat kepada 130 mW. Tambahan pula, peranti ini menunjukkan prestasi penukaran optoelektronik yang sangat baik, mencapai kecekapan palam -suhu bilik{18}}(WPE) sebanyak 3.9%, dengan prestasi komprehensif padanan produk heterostruktur terkubur arus perdana. Dari segi kebolehpercayaan, semasa ujian operasi kuasa tinggi tanpa gangguan selama 25-jam, turun naik kuasa output hanyalah 1.9 mW, mengesahkan sepenuhnya kestabilan terma dan keteguhan luar biasa struktur itu.
Terutama sekali, peranti 2 μm-lebar yang paling sempit mencapai pengikat mod-tunggal yang stabil merentasi keseluruhan julat arus dinamik, dengan nisbah penindasan mod-sisi kira-kira 20 dB, tidak memerlukan unsur selektif panjang gelombang-. Ciri frekuensi-tunggal ini menawarkan cerapan baharu untuk menyepadukan sumber cahaya inframerah-pertengahan-satu frekuensi pada-cip. Dari segi sejarah, cip laser inframerah-pertengahan{13}}berprestasi tinggi tinggi telah banyak bergantung pada produk luar negara. Kejayaan teknologi ini mengimbangi kesederhanaan proses, penggunaan kuasa yang rendah dan kebolehpercayaan yang tinggi, menyediakan laluan teknologi autonomi dengan potensi perindustrian yang kukuh. Pada masa hadapan, penyelesaian sumber cahaya ini dijangka akan mempercepatkan dengan ketara lelaran setempat pengesan gas pegang tangan,{16}}peralatan pemantauan alam sekitar yang dipasang pada kenderaan dan spektrometer perubatan mudah alih, di samping memperkasa-medan canggih seperti pada-cip fotonik tak linear dan penderiaan jauh gas surih atmosfera.
