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量子點(diǎn)最初設(shè)想應(yīng)用于電子元器件。但率先實(shí)用化的是激光器。比如：富士通等成立的風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)“QDLaser”于2010年與東京大學(xué)合作量產(chǎn)了面向光通信市場(chǎng)的量子點(diǎn)激光器。量子點(diǎn)激光器比傳統(tǒng)激光器的耗電量小，相對(duì)于光輸出溫度變化的穩(wěn)定性高。
何為量子點(diǎn)激光器？
簡單的說，量子點(diǎn)激光器是由一個(gè)激光母體材料和組裝在其中的量子點(diǎn)以及一個(gè)激發(fā)并使量子點(diǎn)中粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的泵源所構(gòu)成。
量子點(diǎn)激光器的優(yōu)點(diǎn)：
同常規(guī)的激光器相比，由于有源區(qū)為量子機(jī)構(gòu)，器件特性便具有下列新特點(diǎn)：
1、態(tài)密度線狀分布，導(dǎo)帶中第一個(gè)電子能級(jí)E1c高于原價(jià)帶中第一個(gè)空穴能級(jí)E1，低于原價(jià)帶頂Ev，因此E1c-E1v大于Eg，所產(chǎn)生的光子能量大于材料的禁帶寬度。相應(yīng)的其發(fā)射波長出現(xiàn)了藍(lán)移。
2、量子激光器中，輻射復(fù)合主要發(fā)生在E1c和E1v之間，這是連個(gè)能級(jí)之間電子和空穴參與的復(fù)合，不同于導(dǎo)帶底附近和價(jià)帶頂附近的電子和空穴參與的輻射復(fù)合，因此量子激光器的光譜線寬明顯地變窄了。
3、在量子激光器中，由于尺寸通常小于電子和空穴的擴(kuò)散長度，電子和空穴還未來得及擴(kuò)散就被勢(shì)壘限制在勢(shì)阱之中，產(chǎn)生很高的注入效率，易于實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，其增益大為提高，甚至可高達(dá)兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
量子點(diǎn)激光器的未來：
量子點(diǎn)激光器的研制在近幾年內(nèi)取得了長足進(jìn)步，已經(jīng)向傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器開始了強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)，但其性能與理論預(yù)測(cè)相比仍有較大的差距。進(jìn)一步提高量子點(diǎn)激光器的性能，必須解決以下幾個(gè)問題：
1、如何生長尺寸均勻的量子點(diǎn)陣列。雖然量子點(diǎn)的材料增益很大，但由于尺寸分布的不均勻性，使得量子點(diǎn)發(fā)光峰非均勻展寬，發(fā)光峰半寬比較寬，遠(yuǎn)大于量子阱材料。
2、如何增加量子點(diǎn)的面密度和體密度，盡可能提高量子點(diǎn)材料的增益
3、如何優(yōu)化量子點(diǎn)激光器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其有利于量子點(diǎn)對(duì)載流子的俘獲和束縛
4、如何通過控制量子點(diǎn)的尺寸或者選擇新的材料體系，拓寬量子點(diǎn)激光器的激射波長工作范圍
我國在量子點(diǎn)激光器領(lǐng)域進(jìn)展情況
980nm量子點(diǎn)激光器可廣泛應(yīng)用于大功率光纖放大泵浦源、激光手術(shù)刀、材料加工和防偽檢測(cè)等領(lǐng)域；1.3 mm、1.55mm和可見光的單模量子點(diǎn)激光器在大容量光纖通信，高速光計(jì)算、光互聯(lián)和信息處理等許多方面都有極其重要的應(yīng)用前景。量子點(diǎn)激光器已成為目前國際上前沿研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)方向之一。
該項(xiàng)目在自組織量子點(diǎn)、量子線材料的可控生長和器件應(yīng)用方面取得了多項(xiàng)突破性進(jìn)展：
(一) 研制成功In(Ga)As/GaAs、InAlAs/AlGaAs/GaAs和InAs/InAlAs/InP等一系列高質(zhì)量的自組織量子點(diǎn)和量子線材料 通過對(duì)所選材料體系應(yīng)變分布的設(shè)計(jì)（高指數(shù)面襯底、特殊設(shè)計(jì)的緩沖層和種子層誘導(dǎo)作用等）、生長動(dòng)力學(xué)控制（生長溫度、生長速率等）和優(yōu)化生長工藝（多層垂直耦合量子點(diǎn)層數(shù)、隔離層的厚度和量子點(diǎn)的組分等），在原子、分子水平上初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)量子點(diǎn)尺寸、形狀、密度和分布有序性的控制，量子點(diǎn)材料的性能達(dá)到了國際先進(jìn)水平。
