云南國產QCL激光器

    紅外激光光譜學獨特的優勢以及在許多領域有著潛在的重要應用價值，是近年來非常熱門的研究領域之一。主要的應用有：(1)高選擇性，高分辨率的光譜技術，由于分子光譜的“指紋”特征，它不受其它氣體的干擾。這一特性與其它方法相比有明顯的優勢。(2)它是一種對所有在紅外有吸收的活躍分子都有效的通用技術，同樣的儀器可以方便的改成測量其它組分的儀器，只需要改變激光器和標準氣。由于這個特點，很容易就能將其改成同時測量多組分的儀器。(3)它具有速度快，靈敏度高的優點。在不失靈敏度的情況下，其時間分辨率可以在ms量級。應用該技術的主要領域有：分子光譜研究、工業過程監測控制、燃燒過程診斷分析、發動機效率和機動車尾氣測量、檢測、大氣中痕量污染氣體監測等。因此，可調諧紅外激光光譜新方法及其環境污染時空分布監測研究對國家可持續發展和解決環境領域中必不可少的監測分析新方法與新技術有重要的科學意義和實用價值。應用該技術的主要領域有：1、分子光譜研究：光譜結構、線寬、線強等；2、大氣痕量氣體檢測：CH2O、CH4、CO2、NH3等；3、工業過程監測控制：CO、CO2、H2O、NH3等；4、醫療診斷：NO、CO、CO2、CH4等；5、機動車尾氣測量：CO、CO2、NH3、NO等。 光譜技術在氣體檢測領域有著廣泛的應用，其中OF-CEAS、CRDS和TDLAS是三種主要技術。云南國產QCL激光器

    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。 遼寧定制QCL激光器報價中紅外QCL-TDLAS在氣體檢測中具有高靈敏度、高分辨率及快速響應等優點。

    作為半導體激光技術發展的里程碑，量子級聯激光器（QCL）使中遠紅外波段高可靠、高功率和高特征溫度半導體激光器的實現成為可能，為氣體分析等中紅外應用提供了新型光源，因此QCL日益受到關注。尤其是近10年，越來越多的科研人員開始研究QCL在氣體檢測方面的應用，使得它的優勢和潛力被更多的認識和挖掘。中遠紅外量子級聯激光器（QCL）眾所周知，QCL屬于新一代半導體激光器，它的特性不同于傳統半導體激光器。用中科院半導體所劉峰奇研究員的“兩層含義”解釋，應該更加形象。首先是量子含義，是指激光器由納米級厚度的半導體異質結超薄層構成，利用量子限制效應，通過調節每層材料的厚度和子帶間距，從而調節波長；其次是級聯含義，它的有源區由多級耦合量子阱串接組成，可實現單電子注入的倍增光子輸出，可望獲得大功率，而普通的半導體激光器是利用電子空穴對的復合發射光子，這是普通激光器不具備的一個性能。

    大氣中CO2、CH4、N2O三大溫室氣體的特征吸收光譜主要位于近紅外和中紅外光波段，其中近紅外波段波長在－μm范圍，對應于氣體分子的“泛頻”吸收譜帶，而中紅外波段波長位于－25μm范圍，對應于氣體分子的“基頻”吸收譜帶，吸收強度要明顯高于近紅外波段，適用于濃度痕量氣體分子的高靈敏檢測。針對目前溫室氣體多目標場景監測需求，研究人員開展了不同形式的探測方法研究，主要包括地面探測、地基探測、機載探測和星載探測，綜合運用各種吸收光譜技術和儀器，通過掃描獲取溫室氣體紅外波段的特征吸收光譜，經過光電信號轉換、光譜信號采集、濃度算法解析、軟件數據處理等技術過程，能夠實現溫室氣體多組分高靈敏時空分辨觀測。 TDLAS技術有高效、選擇高、響應快、適應性強等優點，通過追蹤分子的吸收光譜獲得特征參數的重要手段。

    痕量氣體檢測對于很多領域都有著非常重要的作用,比如大氣環境監測、工業過程監測、燃燒流場診斷、人體呼吸氣體檢測等等。而紅外光譜為分子的振動躍遷光譜,因此在檢測技術中,“紅外激光光譜法”是目前受到較多關注的主流方法之一。不同于傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、非分散紅外光譜(NDIR)這些“紅外光譜”同門,紅外激光光譜配置的不是寬帶光源,而是高單色性的紅外激光。有著更高的光譜分辨率、可以實現長光程檢測、不需要額外分光部件,儀器能夠進一步小型化等等優點。按波段來分的話,紅外激光光譜法主要涉及近紅外和中紅外兩個波段。相對于近紅外,中紅外波段是氣體分子基帶吸收光譜區,分子吸收線的強度比近紅外要大幾個量級。比如,CH4在3．3um處的吸收強度,是其在1．6um處的163倍,理論檢測下限可達0．9ppb/m。因此,它能夠實現痕量氣體的超高靈敏探測。在一些濃度較低或對靈敏度要求較高的污染源排放的氣體監測中,有很好的應用。 TDLAS技術采用的半導體激光光源的光譜，寬度遠小于氣體吸收譜線的展寬，得到單線吸收光譜。云南國產QCL激光器

量子級聯激光器窄線寬，可以獲得氣體分子、原子光譜線精細結構，因此在氣體檢測分辨率要高于其他檢測方法。云南國產QCL激光器

    傳統的半導體激光器，工作原理都是依靠半導體材料中導帶的電子和價帶中的空穴復合而激發光子，其激射波長由半導體材料的禁帶寬度所決定,由于受禁帶寬度的限制，使得半導體激光器難以發出中遠紅外以及太赫茲波段的激光。自然界不多的對應能出射中遠紅外的半導體材料-鉛鹽系材料，其只能在低溫下工作(低于77K)，且輸出功率極低，為微瓦級別。為了使半導體激光器也能激射中遠紅外以及太赫茲波段的光，科研人員跳出了基于半導體材料p-n結發光的理論，提出了量子級聯激光器的構想。量子級聯激光器的工作原理為電子在半導體材料導帶的子帶間躍遷和聲子共振輔助隧穿從而產生光放大，其出射波長由導帶的子帶間的能量差所決定，和半導體材料的禁帶寬度無關，因此可以通過設計量子阱層的厚度來實現波長的控制。如圖1.(A)傳統半導體激光器其發光原理(B)QCL發光原理。 云南國產QCL激光器