隨著量子級聯(lián)激光器技術的日趨成熟，它開始被較多地應用于科學和工程研究。由于其顯著優(yōu)勢，在氣體檢測領域得到了迅速推廣。基于量子級聯(lián)激光器的紅外光譜氣體檢測技術具有靈敏度高、檢測速度快等優(yōu)點，特別是在高精度光譜檢測方面所具有的顯著優(yōu)勢，使其成為目前研究和應用的熱點。
1、環(huán)境監(jiān)控：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人類對于大自然的干擾和對環(huán)境的破壞愈發(fā)嚴重，無論是酸雨等氣候災害、亦或是氣候變暖、還是霧霾現(xiàn)象頻發(fā)，都嚴重的影響著人們的生存環(huán)境。各國科學家對環(huán)境監(jiān)控都十分重視。2008年，正值北京奧運會舉辦之際，美國普林斯頓科研小組利用量子級聯(lián)激光器搭建了開路式氣體檢測系統(tǒng)，對北京進行了空氣質(zhì)量評估。“HIPPO”項目（由美國國家科學基金會（NSF）和美國國家海洋和大氣局（NOAA）支持）和“CalNEX”項目正在開展溫室氣體的相關研究工作。
2、醫(yī)學應用：有的疾病會造成人類呼出氣體成分的異常升高，通過對呼出氣體的種類和濃度進行準確的分析，可以對臨床診斷和治療提供有價值的參考，而且不必因為使用CT等儀器而引入過多的輻射。例如，患有糖尿病、肝臟和腎臟疾病的患者呼出的氣體中NH3濃度會出現(xiàn)異常，患有哮喘、心腦血管疾病的患者呼出氣體中CO濃度會增高，因而采用連續(xù)工作的10.3μm的量子級聯(lián)激光器對人體呼出的氨氣濃度進行檢測。
3、工業(yè)監(jiān)控：在石油化工、金屬冶煉、礦山開采等行業(yè)生產(chǎn)過程中，通過檢測產(chǎn)生的相應氣體的濃度可以進行進程監(jiān)控，也可以監(jiān)控泄露危險氣體的濃度，以保障生產(chǎn)安全，已有技術采用5.2μmQCL對工業(yè)燃燒排氣系統(tǒng)中產(chǎn)生的NO氣體進行實時檢測，并使用7.8μm的脈沖QCL對爆炸物產(chǎn)生的氣體進行光學檢測。
4、分子光譜研究：已有技術采用直接吸收量子級聯(lián)激光光譜法對同位素氣體14N15N16O，15N14N16O和14N216O進行高精度的分析，能夠同步測定其混合比例。
