开拓2-3微米波段的半导体激光器对于发展航天遥感和气体光谱分析具有重要价值，对于把我国成像技术从被动探测成像向主动光谱成像发展具有重要的推动作用。在此波长范围半导体激光器虽可采用基于GaSb衬底的含锑材料，但锑化物材料本身的低热导、材料和器件工艺的困难以及衬底价格高和禁运问题仍显著限制了其发展。中国科学院上海微系统与信息研究所信息功能材料国家重点实验室针对此方面的困难，自2006年起开展InP基无锑量子阱激光器材料、器件及应用探索，在前期研究分析基础上提出了基于数字合金构成非矩形量子阱以及采用虚拟赝衬底实现应变量子阱结构的创新方法，申请了国家发明专利并获授权。基于这些发明现已成功研制出2-3微米波段中多个波长的高性能InP基无锑量子阱激光器，引起了国际上的广泛关注。微系统所还围绕航天遥感器件表征和气体光谱分析等方面的迫切应用需求，基于自主研制的激光器件进一步开发了实用化的小型激光单色光源模组和微型化组件，提供给用户单位应用获得了良好效果。 微系统所在研究过程中取得的突破和创新主要包括： 1）设计了具有自主知识产权的非矩形量子阱有源区，发展了该波段的半导体能带工程设计，突破了传统方势阱在扩展波长时量子阱中晶格失配和应力方面的限制；发展了可控易行的分子束外延数字合金生长方法，采用短周期数字啁啾超晶格实现了三角形量子阱的生长，并对有源区结构和生长条件进行了优化，获得了高质量且参数精确可控的三角量子阱激光有源区；通过改进波导结构提高了激光器结构对载流子和光场的限制，显著提高器件性能，实现了高性能多波长室温连续激射器件；自主研发了方便易用的小型化、微型化模组，提供给中科院上海技物所和山东大学用户单位使用，在航天遥感焦平面和光谱分析等方面起了重要的作用；此种单色激光光源也已应用于本所短波红外航天遥感探测材料和器件的研发工作，在其测试分析方面起到重要作用。 2）发明了包含赝衬底的InP基量子阱结构，基于晶格工程实现了InP基无锑量子阱的波长延伸。通过优化量子阱数目和激光器的波导、包覆层结构增强了器件结构对载流子和光场的限制，实现了激射波长拓展到2.9微米的InP基无锑量子阱激光器器件，为国际上报道的此类激光器最长激射波长，引起了国际同行的广泛关注。 3）针对研究过程中大失配材料生长、测量表征及工艺加工等方面的难点问题，提出了一系列具有自主知识产权的解决方案，包括新型缓冲结构、插入层及生长方法改善了大失配材料质量等；发展了相关微弱荧光信号及大失配材料缺陷表征技术并获得授权发明专利；针对不同器件结构分别形成了稳定可靠的器件制备流程和工艺，为稳定制备高性能器件提供了保障。 微系统所在此研发过程中获授权国家发明专利12件，另有受理国家发明专利3件；在Applied Physics Letters、IEEE Photonics Technology Letters等期刊上发表了SCI收录论文28篇，受邀出版InP基无锑量子阱激光器方面英文专著篇章2篇，引起了国际同行的广泛关注。研究工作已两次被国际半导体行业杂志《Semiconductor Today》作专题报道。