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)域的三個重大變革性里程碑。量子級聯(lián)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(tǒng)p-n結(jié)型半導體激光器的電子-空穴復合受激輻射機制,其發(fā)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(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)明被視為半導體激光理論的一次變革和里程碑。 在環(huán)境監(jiān)控,醫(yī)學應(yīng)用等痕量氣體檢測中,要求QCL單縱模,寬調(diào)諧,高功率,低閾值,高光束質(zhì)量的工作.黑龍江SF6QCL激光器多少錢
QCL(量子級聯(lián)激光器)激光驅(qū)動器是專門設(shè)計用于激勵量子級聯(lián)激光器的電子設(shè)備。QCL是一種基于半導體材料的激光器,具有較高的效率和可調(diào)的波長,廣泛應(yīng)用于光譜學、激光雷達和通信等領(lǐng)域。QCL激光驅(qū)動器的主要功能包括:1.電流控制:提供穩(wěn)定的電流源,以確保QCL在比較好工作狀態(tài)下運行。2.調(diào)制功能:能夠?qū)す廨敵鲞M行調(diào)制,以實現(xiàn)不同的應(yīng)用需求,如脈沖激光輸出。3.溫度控制:通常集成溫控系統(tǒng),以保持激光器在穩(wěn)定的溫度環(huán)境中工作,確保性能穩(wěn)定。4.保護功能:具備過流、過溫等保護機制,以防止激光器因異常條件而損壞。選擇合適的QCL激光驅(qū)動器時,需要考慮激光器的工作參數(shù)、所需的調(diào)制頻率和穩(wěn)定性等因素。江西制造QCL激光器多少錢TDLAS利用可調(diào)諧半導體激光器的窄線寬和波長隨注入電流變化,對分子的單個或幾個相近的吸收線進行測量。
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)半導體激光器不同,常規(guī)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(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(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。
相比較與其它激光器,量子級聯(lián)激光器的優(yōu)點如下:1)中遠紅外和太赫茲波段出射;在QCL發(fā)明之前,半導體激光器的發(fā)射波長主要在可見光和近紅外波段,當我們需要使用中遠紅外和太赫茲波段的激光時,半導體激光器對此則有些無能為力,不同體系激光器激射波長范圍如圖3。QCL的發(fā)明,使得半導體激光器也能激射出中遠紅外和太赫茲波段的激光。如圖3.不同激光器發(fā)光范圍[15]2)寬波長范圍;QCL激射波長取決于子帶間能量差,可以通過設(shè)計量子阱層厚度來實現(xiàn)波長控制,所以量子級聯(lián)激光器的激射波長范圍極寬(約3-250μm),并且可以根據(jù)實際需求設(shè)計特定波長的激光輸出。3)體積小;QCL相比其它激光器如:一氧化碳激光器(激射波長為4-5μm)和二氧化碳激光器(激射波長為μm),具有體積小、重量輕的特點,其攜帶方便,便于系統(tǒng)化和集成化。4)單極型結(jié)構(gòu);傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)半導體激光器為雙極型,其出光原理依靠的是p-n結(jié)中導帶電子和價帶空穴復合所產(chǎn)生的受激輻射,而QCL全程只有電子參與,空穴并未參與輻射發(fā)光過程,所以量子級聯(lián)激光器為單極型激光器,且其出射的激光具有很好的單向偏振性。5)高的電子利用效率;因為QCL所獨特的級聯(lián)結(jié)構(gòu),電子在參與完子帶間躍遷發(fā)光后,并沒有湮滅。 激光氣體分析被用于各種氣體檢測研究。高精度和靈敏度使其成為研究氣體環(huán)境科學和物理化學性質(zhì)的理想設(shè)備。
傳統(tǒng)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(fā)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(fā)出中遠紅外以及太赫茲波段的激光。自然界不多的對應(yīng)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(jié)發(fā)光的理論,提出了量子級聯(lián)激光器的構(gòu)想。量子級聯(lián)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(chǎn)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(guān),因此可以通過設(shè)計量子阱層的厚度來實現(xiàn)波長的控制。如圖1.(A)傳統(tǒng)半導體激光器其發(fā)光原理(B)QCL發(fā)光原理。 QCL有著非常重要的用途,高精度痕量氣體傳感、自由空間光通信、定向紅外干擾等。山東甲烷QCL激光器批發(fā)
基于光譜學原理的氣體檢測,有非接觸、快響應(yīng)、高靈敏、大范圍監(jiān)測等優(yōu)點,是溫室氣體監(jiān)測技術(shù)的主流方向。黑龍江SF6QCL激光器多少錢
在當今高科技迅猛發(fā)展的時代,量子級聯(lián)激光器(QCL激光器)憑借其性能,越來越受到氣體檢測領(lǐng)域的關(guān)注。作為一種高靈敏度的激光器,QCL激光器能夠在極低濃度的氣體環(huán)境下進行準確檢測,為環(huán)境監(jiān)測和工業(yè)應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)支持。這一特性使得QCL激光器成為氣體分析的工具,尤其在安全監(jiān)測和環(huán)境保護等領(lǐng)域,其應(yīng)用價值不可小覷。QCL激光器的另一個優(yōu)勢在于其強大的選擇性。與其他類型的激光器相比,QCL激光器能夠有效地區(qū)分不同氣體分子的吸收特性。這意味著在復雜的氣體混合環(huán)境中,QCL激光器能夠精確識別特定氣體的存在,從而減少誤報的可能性,極大地提高了檢測的可靠性和準確性。這種選擇性不僅提升了產(chǎn)品的市場競爭力,同時也為客戶帶來了更高的滿意度。 黑龍江SF6QCL激光器多少錢