波長覆蓋范圍寬量子級聯激光器從波長設計原理上與常規半導體激光器不同,常規半導體激光器的激射波長受限于材料自身的禁帶寬度,而QCL的激射波長是由導帶中子帶間的能級間距決定的,可以通過調節量子阱/壘層的厚度改變子帶間的能級間距,從而改變QCL的激射波長。從理論上講,QCL可以覆蓋中遠紅外到THz波段。[2]單個激光器激射波長連續可調諧對于各種氣體的檢測,需要激光器的波長精確平滑地從一個波長調諧到另一個波長。對于特定氣體的檢測,波長更需要精確的調節以匹配其吸收線,也稱為分子“指紋”。另外,通過波長調節以匹配氣體的第二條吸收線,可以用來作為條吸收線是否正確的判斷標準。單個激光器的激射波長可以通過改變溫度和工作電流進行調諧,已有技術通過改變激光器的工作溫度,得到波長9μm激光器中心頻率,約為10cm-1。而使用外置光柵,可以得到更寬的波長調諧范圍。 在光譜學領域,可調諧激光器可以用于精確測量物質的光譜特性;天津國產QCL激光器供應商
1994年4月,貝爾實驗室在《科學》上報道了***個子帶間量子級聯激光器。帶間級聯和量子級聯激光器的研究都源于早期對于半導體超晶格的研究以及通過子帶間躍遷實現激光器的探索。在帶間級聯激光器提出的2~3年內,空穴注入區就已經提出并加入到了帶間級聯激光器的結構中。同時,W型二類量子阱的概念也被提出,并取代了原先的單邊型的二類量子阱??昭ㄗ⑷雲^和W型有源區的設計直到***也一直被采用。1997年,由休斯頓大學和桑迪亞國家實驗室合作完成的***臺可達170K低溫工作的帶間級聯激光器被報道出來,此后,對于二類量子阱的研究也取得了一定進展,而帶間級聯激光器也在1998~2000年工作溫度逐漸提升至250~286K,微分量子效率超過了傳統極限的100%,從而證實了級聯過程。里程碑式的突破是在2002年,研究人員Yang等實現了***臺室溫脈沖激射的帶間級聯激光器,由18個周期構成。 貴州HerriotQCL激光器批發基于光譜學原理的氣體檢測技術,有非接觸、快響應、高靈敏、大范圍監測等優點,是監測技術的主流研究方向。
帶間級聯激光器(ICL)是實現3~5μm波段中紅外激光器的重要前沿,其在半導體光電器件技術、氣體檢測、醫學醫療以及自由空間光通信等領域具有重要科學意義和應用價值。近年來,半導體帶間級聯激光器的量子阱能帶理論設計方法和激光器制備**技術得到迅速提升。帶間級聯激光器是一種以?族體系為主,通過量子工程的能帶設計及其材料外延、工藝制作而成的可以工作于中紅外波段的激光器。由于結合了傳統的量子阱激光器較長的上能級載流子復合壽命,以及量子級聯激光器(QCL)通過級聯結構實現較高內量子效率的優點,在中紅外波段具有較大的優勢。研究背景中紅外波段包含了許多氣體分子的吸收峰,對于氣體分子而言,在中紅外波段的中心吸收截面一般比其在近紅外區的中心吸收截面高幾個數量級。因此,為了獲得更高的靈敏度和更低的檢測限,利用中紅外的可調諧半導體激光器吸收光譜技術(TDLAS)可以實現對特殊或有毒氣體的檢測。常見的位于中紅外波段的氣體分子如圖1所示,諸如礦井氣體甲烷(CH4)分子吸收峰位于3260nm,一氧化碳(CO)分子吸收峰位于4610nm,二氧化碳(CO2)分子吸收峰位于4230nm,氯化氫(HCl)分子吸收峰位于3395nm,溴化氫(HBr)分子吸收峰位于4020nm。
QCL激光器,得益于先進的量子級聯技術,實現了前所未有的高功率輸出,確保了激光的穩定性和可靠性。這一技術突破,不僅提升了激光器的轉換效率,更將光譜線寬壓縮至極窄范圍,為用戶帶來了前所未有的度和高效性。與此同時,我們積極響應國家國產化號召,通過自主研發與自主生產,大幅度降低了成本,提升了產品的性價比,讓用戶能夠以更加實惠的價格,享受到的激光解決方案。
QCL激光器的又一大亮點。無論是光譜分析、材料加工,還是其他需要高功率激光支持的應用場景,我們的QCL激光器都能輕松應對,展現出強大的應用潛力和市場競爭力。 QCL的光束質量好,可以利用光的反射來設計光學長程池從而增加系統的吸收光程,提高系統的靈敏度。
除了氣體檢測外,帶間級聯激光器也可用于***領域中。紅外半導體激光器由于體積小、效率高、易調制、環境適應強等優點在***領域得到了廣泛應用。紅外制導導彈已經從***代紅外尋的制導向第四代3~5μm中紅外波段凝視成像制導發展,該技術**提高了紅外制導導彈的靈敏度和抗干擾能力,使其獲得了更遠的攻擊距離。此外,中紅外波段還可以應用于工業過程控制、臨床呼吸診斷、紅外景象投影、醫學醫療和化學生物威脅探測等領域中;還可以作為光發射機進行通信,實現自由空間內的信息傳輸。目前,可以實現中紅外波段激光器的主要技術手段包括一類(type-Ⅰ)量子阱(QW)銻化鎵(GaSb)基的激光器及其形成的一類級聯量子阱激光器。此外還有目前在長波紅外和太赫茲波段非常熱門的量子級聯激光器。本文重點介紹帶間級聯激光器。 TDLAS能實現"原位、連續、實時測量",環境適應力強,易于設備的小型化。山東國產QCL激光器加工
DFB激光器同時提供對波長的平滑、可調諧控制以及精確光纖通信和光譜應用所需的極窄光譜寬度。天津國產QCL激光器供應商
激光器的發展里程碑如下:1960年發明的固態激光器和氣體激光器,1962年發明的雙極型半導體激光器和1994年發明的單極型量子級聯激光器(QCL)是激光領域的三個重大性里程碑。量子級聯激光器的工作原理與通常的半導體激光器截然不同,它打破了傳統p-n結型半導體激光器的電子-空穴復合受激輻射機制,其發光波長由半導體能隙來決定,填補了半導體中紅外激光器的空白。QCL受激輻射過程只有電子參與,其激射方案是利用在半導體異質結薄層內由量子限制效應引起的分離電子態之間產生粒子數反轉,從而實現單電子注入的多光子輸出,并且可以輕松得通過改變量子阱層的厚度來改變發光波長。量子級聯激光器比其它激光器的優勢在于它的級聯過程,電子從高能級跳躍到低能級過程中,不但沒有損失,還可以注入到下一個過程再次發光。這個級聯過程使這些電子"循環"起來,從而造就了一種令人驚嘆的激光器。因此,量子級聯激光器的發明被視為半導體激光理論的一次和里程碑。 天津國產QCL激光器供應商