光的本質是電磁波，人類肉眼可感知的電磁波被稱為可見光，也就是眾所周知的紅橙黃綠青藍紫這七種顏色。可見光僅為整個電磁光譜中很小的一部份。這么，紅橙黃綠青藍紫的綠色之前是哪些顏色呢？紅色然后又是哪些顏色呢？人類難以直接感知可見光之外的電磁波，所以這兩個區域的顏色是肉眼看不到的。就好象空氣，我們看不到并不代表它不存在。所以要感知可見光之外的其他電磁波，必須依靠外界手段如光電偵測器來實現。
紅外光，也被稱為紅外線，是日本科學家赫歇爾于1800年在實驗室中發覺的。它是波長比綠光更長的電磁波，具有顯著的熱效應，使人能覺得到而看不見。專業術語如是說——所有室溫低于絕對零度的物體，均存在紅外幅射。淺顯來講就是，目前我們能否接觸到的物體都在源源不斷的向外發射紅外光。所以，我們可以通過紅外偵測的手段來觀察物體，紅外偵測技術一般可用于夜視、醫療、氣復檢測、天文偵測等。
電磁光譜
紅外偵測器是一種對于紅外幅射進列寬靈敏度感應的光電轉換元件。初期的紅外偵測基于紅外幅射的熱效應，也就是紅外光的照射促使偵測器室溫下降，氣溫的變化使紅外偵測器的化學參數發生改變量子通訊儀qi，據此判定紅外光的強弱。因為這些技巧基于氣溫的變化，而氣溫變化是一個平緩的過程，所以這些基于熱效應的紅外偵測器的感知速率比較慢。
現代的紅外偵測器大多是基于光電效應而設計的，非常類似于可見光波段的CCD或則CMOS偵測器，也就是廣泛用于單反中的感光部件，差異僅僅是紅外偵測器中的光電轉換像元是由才能體會紅外光波的光電材料制成。因為光具有波粒二象性，常可將光波稱為光子。光子可直接作用于紅外偵測器中的電子量子通訊儀qi，致使紅外偵測器輸出的電壓或電流發生直接的變化，通過對這些變化進行測試，可依照其轉化效率直接估算得到入射光的硬度。這些方式基于光電效應，避免了氣溫變化的過程，所以光電偵測器的反應速率更迅捷。
量子級聯偵測器(,QCD)是一種新型的光電偵測器，于21世紀初被提出，是一種人工結構的晶體材料。量子級聯偵測器一般由兩種禁帶長度不同的半導體材料交替生長而成，通過能帶工程將材料的導帶設計成量子阱結構，其偵測波長主要深受勢壘高度的限制，可覆蓋紅外與太赫茲波段。打個比方，勢壘就好比一堵墻，量子阱就好比墻與墻之間的平地。通過調整墻的長度、墻的高度以及墻與墻之間的距離，可以使墻之間存在各色各樣的基態分布。依照量子熱學原理，基態會被禁錮在墻與墻之間，不會低于墻頭。
量子級聯偵測器的能帶結構和工作方法
量子級聯偵測器的基態分布如上圖所示，其結構可大體分為兩部份，吸收區與輸運區。吸收區負責光子的吸收，吸收一個入射光子的同時，迸發一個電子；輸運區負責使這個電子定向聯通。上圖的吸收區中，一個入射的光子可以將E1基態上的電子提升至E6基態，之后輸運區的基態設計成下臺階的款式，使該電子才能定向聯通。這個爬起來又滑出來的光電過程是不是有點似曾相戀？沒錯，與你們都玩過的滑梯有異曲同工之妙！這些多個量子基態聯合組成的體系就稱為“量子級聯”。此時有人也許要問，基態不是被限制在兩個“墻”之間的嗎？這么電子又如何才能“穿墻而過”的呢？這兒又牽扯到量子熱學中的一個有趣的概念：量子隧穿效應。藥量子力學的觀點來看，電子具有波動性，所以電子是有一定幾率直接“穿墻而過”的，這在精典化學學中是不可思議的，但在量子熱學中卻實實在在地發生著，這些現象被稱為量子隧穿效應。而且在個別特定條件下，電子的“穿墻”概率能接近100%。
量子級聯偵測器這些不對稱的結構，使其表現出光伏特點，可使光迸發的電子自發地雙向輸運，不須要利用其他外力例如外加電場。這些光伏特點促使光電訊號的輸出與采集更為方便。無外加電場時，量子級聯偵測器在無光照條件下不會形成電壓（無暗電壓），僅在有光子入射的情況下，才能輸出純凈的光電流。所以量子級聯偵測器幀率低、發熱量低、熱負載小，可用于制備低煤耗的成像芯片焦平面陣列。
基于種種優點，量子級聯偵測器成為微光偵測、衛星遙感、星地高速激光通訊以及高對比度紅外成像等應用領域中極具前景的紅外偵測元件。
目前，中國科大學北京技術化學研究所陸衛研究團隊在國際上首次研發了量子級聯偵測器紅外焦平面陣列，該偵測器基于GaAs/材料，峰值偵測波長為8.5微米，坐落短波紅外波段，面陣規模達到320×256（81920象素），并初步進行了紅外成像實驗。
量子級聯偵測器紅外焦平面陣列對電烙鐵的紅外成像