波長覆蓋范圍寬量子級聯(lián)激光器從波長設(shè)計原理上與常規(guī)半導(dǎo)體激光器不同,常規(guī)半導(dǎo)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(dǎo)帶中子帶間的能級間距決定的,可以通過調(diào)節(jié)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(yuǎn)紅外到THz波段。[2]單個激光器激射波長連續(xù)可調(diào)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(diào)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(diào)節(jié)以匹配其吸收線,也稱為分子“指紋”。另外,通過波長調(diào)節(jié)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(biāo)準(zhǔn)。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(diào)諧,已有技術(shù)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(diào)諧范圍。 利用QCL作為光源則在很大程度上擴展了可探測波段,也在一定程度上提高了探測極限。云南標(biāo)準(zhǔn)QCL激光器定制
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(yán)重,無論是酸雨等氣候災(zāi)害、亦或是全球氣候變暖、還是霧霾現(xiàn)象頻發(fā),都嚴(yán)重的影響著人們的生存環(huán)境。各國科學(xué)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(xué)基金會(NSF)和美國國家海洋和大氣局(NOAA)支持)和“CalNEX”項目(由美國加州空氣資源局(CARB)和NOAA支持)正在開展溫室氣體的相關(guān)研究工作。[2]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(yīng)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(shù)采用μmQCL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μm的脈沖QCL對物產(chǎn)生的氣體進行光學(xué)檢測。醫(yī)學(xué)應(yīng)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(zhǔn)確的分析,可以對臨床診斷和提供有價值的參考,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。 青海NOQCL激光器工廠中紅外光譜是分子的基頻吸收區(qū),對痕量氣體具有極高的敏感度,這使得它成為溫室氣體監(jiān)測的理想選擇。
寧波寧儀信息技術(shù)有限公司是一家專注于高精度紅外激光器研發(fā)與應(yīng)用的,致力于為氣體分析領(lǐng)域提供的解決方案。我們不僅關(guān)注技術(shù)的創(chuàng)新,更注重技術(shù)在實際應(yīng)用中的有效性與可靠性。通過利用先進的激光技術(shù),我們能夠?qū)崟r監(jiān)測氣體成分濃度,從而確保環(huán)境的安全與質(zhì)量控制,為客戶創(chuàng)造更大的價值。在工業(yè)生產(chǎn)中,我們的氣體分析儀器能夠?qū)崟r監(jiān)測有害氣體的濃度變化,為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供保障。在環(huán)境監(jiān)測方面,我們的產(chǎn)品能夠幫助及環(huán)保機構(gòu)精確掌握環(huán)境污染情況,及時采取措施,保護生態(tài)環(huán)境。而在醫(yī)療檢測領(lǐng)域,我們的高精度儀器則為疾病的早期診斷提供了可靠的數(shù)據(jù)支持,助力醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展。我們始終秉持“創(chuàng)新、專業(yè)、服務(wù)”的理念,積極推動技術(shù)進步與產(chǎn)品升級。技術(shù)的不斷迭代與更新是我們永恒的追求,因此我們在研發(fā)中不斷引入新材料、新工藝,力求將的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于我們的產(chǎn)品中,以更好地滿足客戶的需求。
復(fù)雜生態(tài)環(huán)境溫室氣體不同空間、時間尺度的濃度監(jiān)測是了解溫室氣體源與匯的基礎(chǔ)。目前適應(yīng)生態(tài)環(huán)境溫室氣體長期連續(xù)監(jiān)測的技術(shù)手段仍有待研究。可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy,TDLAS)是一種非侵入式光譜測量技術(shù),具有高選擇、高靈敏度、高分辨等特點,與目前新興的中紅外量子級聯(lián)激光器(QuantumCascadeLaser,QCL)相結(jié)合,可實現(xiàn)分子"基頻"吸收光譜測量,進一步提高檢測靈敏度,達到溫室氣體區(qū)域環(huán)境監(jiān)測需求。激光氣體分析利用激光光譜技術(shù),通過氣體對特定波長激光的吸收特性來檢測氣體濃度。適用于檢測具有特定吸收特性的氣體,如甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水蒸氣、氧化亞氮和氨氣。憑借其高精度、快速響應(yīng)和非接觸式檢測的特點,激光氣體分析儀在工業(yè)過程控制、環(huán)境監(jiān)測、安全與泄漏檢測、醫(yī)療與生命科學(xué)以及科研實驗室等多個領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。 可調(diào)諧激光器的廣波長調(diào)諧能力和高精度控制特性,使其在多個領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。
量子級聯(lián)激光器輸出功率較高圖3量子級聯(lián)激光器有源區(qū)工作示意圖(兩個周期)比起中紅外波段其它光源,QCL的輸出功率較高。不同的激光氣體檢測應(yīng)用中會需要不同的功率,故激光器的高功率工作是非常必要的。改變工作電流就可以改變激光器的輸出功率,高功率的激光器能夠提供的功率范圍大,可以滿足更多的應(yīng)用場景。QCL輸出功率較高的原因可以歸結(jié)于其本身的有源區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計,其電子利用效率較高。內(nèi)量子效率是指每秒注入有源區(qū)的電子-空穴對數(shù)能夠產(chǎn)生的光子數(shù)多少。圖3給出典型的QCL有源區(qū)工作示意圖,電子流通過一系列的子帶和微帶,實現(xiàn)子帶中的上能級電子的集聚,之后迅速躍遷到下能級并產(chǎn)生光子,之后注入?yún)^(qū)再重復(fù)利用電子流,使之進入下一個循環(huán)。理論上一個電子可以產(chǎn)生與有源區(qū)級數(shù)相同的光子數(shù),從而內(nèi)量子效率較高,輸出的功率也就越大。而常規(guī)的半導(dǎo)體激光器中,一個電子在與空穴相遇后輻射出一個光子。可室溫工作許多應(yīng)用中需要激光器能室溫工作(室溫脈沖或室溫連續(xù)工作)。器件低溫工作時需將激光器放置在液氮制冷的杜瓦中,將增大系統(tǒng)體積,而且不利于激光器的光束整形。而常規(guī)半導(dǎo)體激光器中電子和空穴的分布對溫度十分敏感,在長波長區(qū)域。 通訊是DFB的主要應(yīng)用,如1310nm,1550nm DFB激光器的應(yīng)用,這里主要介紹非通訊波段DFB激光器的應(yīng)用。北京國產(chǎn)QCL激光器哪家好
中紅外QCL-TDLAS激光氣體檢測技術(shù)有 ppb 級超高靈敏度、超大檢測范圍、高選擇性、實用性強,易于維護等優(yōu)勢。云南標(biāo)準(zhǔn)QCL激光器定制
激光器的發(fā)展里程碑如下:1960年發(fā)明的固態(tài)激光器和氣體激光器,1962年發(fā)明的雙極型半導(dǎo)體激光器和1994年發(fā)明的單極型量子級聯(lián)激光器(QCL)是激光領(lǐng)域的三個重大性里程碑。量子級聯(lián)激光器的工作原理與通常的半導(dǎo)體激光器截然不同,它打破了傳統(tǒng)p-n結(jié)型半導(dǎo)體激光器的電子-空穴復(fù)合受激輻射機制,其發(fā)光波長由半導(dǎo)體能隙來決定,填補了半導(dǎo)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(dǎo)體異質(zhì)結(jié)薄層內(nèi)由量子限制效應(yīng)引起的分離電子態(tài)之間產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn),從而實現(xiàn)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(fā)光波長。量子級聯(lián)激光器比其它激光器的優(yōu)勢在于它的級聯(lián)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(fā)光。這個級聯(lián)過程使這些電子"循環(huán)"起來,從而造就了一種令人驚嘆的激光器。因此,量子級聯(lián)激光器的發(fā)明被視為半導(dǎo)體激光理論的一次和里程碑。 云南標(biāo)準(zhǔn)QCL激光器定制