复杂生态环境温室气体不同空间、时间尺度的浓度监测是了解温室气体源与汇的基础。目前适应生态环境温室气体长期连续监测的技术手段仍有待研究。可调谐半导体激光吸收光谱(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy,TDLAS)是一种非侵入式光谱测量技术,具有高选择、高灵敏度、高分辨等特点,与目前新兴的中红外量子级联激光器(QuantumCascadeLaser,QCL)相结合,可实现分子"基频"吸收光谱测量,进一步提高检测灵敏度,达到温室气体区域环境监测需求。激光气体分析利用激光光谱技术，通过气体对特定波长激光的吸收特性来检测气体浓度。适用于检测具有特定吸...

量子级联激光器是基于多个量子阱异质结中掩埋次能级跃迁的单极半导体注入激光器，它们是通过能带工程并通过分子束外延生长方法得到的。QCL激光器的输出波长依赖于量子阱和作用区掩埋层的厚度而不是激光材料的能级。由于QCL输出波长不受带隙宽度的限制，因而能够被制成在中红外波长区较宽范围里输出。QCL的输出波长区可以从µm到60µm，激光输出功率可以达到几个mW。QCL在脉冲工作方式下可以工作在室温下，并且已经被用于痕量气体的光谱检测，但由于脉冲激光固有特点使其线宽相对较宽。虽然单模连续输出DFB－QCL已早有报道，但到目前为止，还没有痕量气体检测的报道。鉴于目前中红外光谱区传统激光技术存在的...

传统的半导体激光器，工作原理都是依靠半导体材料中导带的电子和价带中的空穴复合而激发光子，其激射波长由半导体材料的禁带宽度所决定,由于受禁带宽度的限制，使得半导体激光器难以发出中远红外以及太赫兹波段的激光。自然界不多的对应能出射中远红外的半导体材料-铅盐系材料，其只能在低温下工作(低于77K)，且输出功率极低，为微瓦级别。为了使半导体激光器也能激射中远红外以及太赫兹波段的光，科研人员跳出了基于半导体材料p-n结发光的理论，提出了量子级联激光器的构想。量子级联激光器的工作原理为电子在半导体材料导带的子带间跃迁和声子共振辅助隧穿从而产生光放大，其出射波长由导带的子带间的能量差所决定，和半...

随着经济的发展，人类对于大自然的干扰和对环境的破坏愈发严重，无论是酸雨等气候灾害、亦或是全球气候变暖、还是雾霾现象频发，都严重的影响着人们的生存环境。各国科学家对环境监控都十分重视。2008年，正值北京奥运会举办之际，美国普林斯顿科研小组利用量子级联激光器搭建了开路式气体检测系统，对北京进行了空气质量评估。“HIPPO”项目（由美国国家科学基金会（NSF）和美国国家海洋和大气局（NOAA）支持）和“CalNEX”项目（由美国加州空气资源局（CARB）和NOAA支持）正在开展温室气体的相关研究工作。[2]工业监控在石油化工、金属冶炼、矿山开采等行业生产过程中，通过检测产生的相应气体的...

分子红外光谱与分子的结构密切相关，是研究表征分子结构的一种有效手段，将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，可以采用与标准化合物的红外光谱对比的方法来做分析鉴定。红外光谱法主要研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物（没有偶极矩变化的振动在拉曼光谱中出现）。因此，除了单原子和同核分子如Ne、He、H2等之外，几乎所有的有机化合物在红外光谱区均有吸收。除光学异构体，某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差异的化合物外，凡是具有结构不同的两个化合物，一定不会有相同的红外光谱...

量子级联激光器（QuantumCascadeLaser,QCL）作为一种新兴的激光技术，正在多个领域中展现出其独特的优势和广泛的应用潜力。其的优点使得产品在市场上备受青睐，尤其是在环境监测、医疗成像和工业检测等方面。首先，量子级联激光器具有出色的波长可调性，能够在中红外范围内实现高效发射。这一特性使得量子级联激光器在气体传感领域的应用尤为突出。通过精确的波长调节，用户可以针对特定气体进行高灵敏度的检测，从而有效解决了传统传感器难以检测低浓度有害气体的问题。这不仅提高了环境监测的精度，也为企业的安全生产提供了有力保障。其次，量子级联激光器在医疗成像领域也展现出了巨大的优势。其高功率和...

阈值电流密度较低带间跃迁和子带间跃迁示意图常规半导体激光器是双极性器件，导带中的电子与价带中的空穴复合生成光子，而量子级联激光器是单极性器件，只靠导带中子带间电子的跃迁产生光子，如图4所示，电子跃迁的始态与终态的曲线的曲率相同，这样形成的增益谱很窄而且对称，是量子级联激光器能够低阈值工作的一个原因。当然，QCL的阈值电流密度也与有源区设计，材料生长以及器件结构有关。尺寸较小图5量子级联激光器实物图量子级联激光器的尺寸较小，如图5所示，量子级联激光器管芯的长度一般为3mm，随着激光器性能提高，可以将其封装在方盒内，从而方便地移动和操作。量子级联激光器的工作温度、输出性能和波长覆盖范围...

TDLAS技术具有高灵敏度、高光谱分辨率、快速响应等优点，广泛应用于气体的痕量探测。利用气体吸收谱线随温度、气压等因素变化的特性，该技术可实现对气体体系温度、浓度、速度和流量等参数的测量。无干扰、低价、可小型化等是TDLAS技术的主要优点。我们致力于发展高速（微秒级）、高灵敏（ppb级）、可携带式的基于可调谐半导体激光器的气体测量技术方法，拓展在航空航天、石油化工和燃烧等领域的应用。调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）是激光气体分析仪**常用的技术之一。其工作原理如下：激光光源：使用调谐半导体激光器作为光源，能够在特定的窄波段范围内快速调谐激光波长，精确匹配待测气体的吸收峰。气体吸...

中红外温室气体激光器在环境监测和气候变化研究中正发挥着越来越关键的作用，随着全球对温室气体减排的日益重视，市场对高效、精确的气体检测设备的需求也在不断攀升。中红外温室气体激光器凭借其的性能和技术优势，已经成为这一领域不可或缺的重要工具。首先，这种激光器能够精确检测诸如二氧化碳、甲烷等主要温室气体，其高灵敏度和选择性使其在环境监测、工业排放评估以及城市空气质量检测等方面发挥着至关重要的作用。各国和企业逐步加强对温室气体排放的监管，推动了中红外温室气体激光器的广泛应用，比如在城市的空气质量监测中，这些激光器可以实时提供数据，使得相关部门能够及时采取措施，改善空气质量，保护民众的健康。其...

量子级联激光理论的创立和量子级联激光器的发明使中远红外波段高可靠、高功率和高特征温度半导体激光器的实现成为可能。一般而言，量子级联激光器系统包括量子级联激光模块，控制模块以及接口模块。量子级联激光器从结构上来说，可以分为分布反馈（DistributedFeedback）QCL，F-P（Fabry-Perot）QCL和外腔（ExternalCavity）QCL。量子级联激光器由于其独特的设计原理使其具有如下的独特优势：1：可以提供超宽的光谱范围（midIRtoTHz）。2：极好的波长可调谐性。3：很高的输出功率，同时也可以工作在室温环境下。目前国际上已研制出～19μm中远红外量子级联...

分子红外光谱与分子的结构密切相关，是研究表征分子结构的一种有效手段，将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，可以采用与标准化合物的红外光谱对比的方法来做分析鉴定。红外光谱法主要研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物（没有偶极矩变化的振动在拉曼光谱中出现）。因此，除了单原子和同核分子如Ne、He、H2等之外，几乎所有的有机化合物在红外光谱区均有吸收。除光学异构体，某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差异的化合物外，凡是具有结构不同的两个化合物，一定不会有相同的红外光谱...

当红外辐射的能量与气体分子振动跃迁所需的能量相匹配时，气体分子会吸收特定波长的红外光，导致透过光的强度减弱，从而形成特征吸收峰。辐射光子的能量与分子振动跃迁的能量差相等。l分子振动伴随偶极矩的变化（红外活性）。分子在红外光谱中表现出基频、倍频和组合频吸收峰。l每种气体分子具有独特的红外吸收谱带，这种特征吸收峰可以用来识别气体种类。绝大多数气态化学物质在中红外光谱区（≈2-25µm）都显示出基本的振动吸收带，这些基本带对光的吸收提供了一种几乎通用的检测手段。光学技术的主要特征是对痕量气体的非侵入式原位检测能力。目前中红外激光在定量痕量气体检测中的应用必将代替近红外成为下一代高精度的选...

带间级联激光器（ICL）是实现3～5μm波段中红外激光器的重要前沿，其在半导体光电器件技术、气体检测、医学医疗以及自由空间光通信等领域具有重要科学意义和应用价值。近年来，半导体带间级联激光器的量子阱能带理论设计方法和激光器制备**技术得到迅速提升。带间级联激光器是一种以Å族体系为主，通过量子工程的能带设计及其材料外延、工艺制作而成的可以工作于中红外波段的激光器。由于结合了传统的量子阱激光器较长的上能级载流子复合寿命，以及量子级联激光器（QCL）通过级联结构实现较高内量子效率的优点，在中红外波段具有较大的优势。研究背景中红外波段包含了许多气体分子的吸收峰，对于气体分子而言，在中红外波...

QCL激光器的基本结构包括FP-QCL、DFB-QCL和ECqcL。增益介质显示为灰色，波长选择机制为蓝色，镀膜面为橙色，输出光束为红色。1.简单的结构是F-P腔激光器（FP-QCL）。在F-P结构中，切割面为激光提供反馈，有时也使用介质膜以优化输出。2.第二种结构是在QC芯片上直接刻分布反馈光栅。这种结构（DFB-QCL）可以输出较窄的光谱，但是输出功率却比FP-QCL结构低很多。通过大范围的温度调谐，DFB-QCL还可以提供有限的波长调谐（通过缓慢的温度调谐获得10~20cm-1的调谐范围，或者通过快速注进电流加热调谐获得2~3cm-1的范围）。3.第三种结构是将QC芯片和外腔...

当红外辐射的能量与气体分子振动跃迁所需的能量相匹配时，气体分子会吸收特定波长的红外光，导致透过光的强度减弱，从而形成特征吸收峰。辐射光子的能量与分子振动跃迁的能量差相等。l分子振动伴随偶极矩的变化（红外活性）。分子在红外光谱中表现出基频、倍频和组合频吸收峰。l每种气体分子具有独特的红外吸收谱带，这种特征吸收峰可以用来识别气体种类。绝大多数气态化学物质在中红外光谱区（≈2-25µm）都显示出基本的振动吸收带，这些基本带对光的吸收提供了一种几乎通用的检测手段。光学技术的主要特征是对痕量气体的非侵入式原位检测能力。目前中红外激光在定量痕量气体检测中的应用必将代替近红外成为下一代高精度的选...

除了气体检测外，带间级联激光器也可用于***领域中。红外半导体激光器由于体积小、效率高、易调制、环境适应强等优点在***领域得到了广泛应用。红外制导导弹已经从***代红外寻的制导向第四代3～5μm中红外波段凝视成像制导发展，该技术**提高了红外制导导弹的灵敏度和抗干扰能力，使其获得了更远的攻击距离。此外，中红外波段还可以应用于工业过程控制、临床呼吸诊断、红外景象投影、医学医疗和化学生物威胁探测等领域中；还可以作为光发射机进行通信，实现自由空间内的信息传输。目前，可以实现中红外波段激光器的主要技术手段包括一类（type-Ⅰ）量子阱（QW）锑化镓（GaSb）基的激光器及其形成的一类级联...

基于可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术的在线监测系统，以其高灵敏度、高分辨率及实时响应的优势，在环境监测领域展现出了广阔的应用前景。本研究首先解析了TDLAS技术的基本原理，明确了其在氨逃逸检测中的独特作用机制，进而设计了包含稳定系统架构与精细功能模块划分的氨逃逸在线监测系统。在系统实现阶段，通过精心挑选的硬件组件与优化的软件算法，确保了系统的高效运行与准确监测。随后，对系统进行了的性能测试，结果表明，该系统能够实时监测并准确记录氨逃逸数据，为环境保护与工业安全生产提供了有力的技术支持。本研究不仅丰富了TDLAS技术在环境监测领域的应用案例，也为氨逃逸监测技术的发展提供了新...

在环境污染分子的监测分析中，典型的应用有、、。近红外光谱的一个优点是压力加宽不是一个很大的问题，因此可以在近大气压或开放光程工作。缺点是有许多分子在该谱区没有吸收，虽然在测量复杂混合物时，这也许是一个优点。中红外波段工作在3－13μm的“指纹”区，是气体分子基带吸收。这个波段分子吸收线的强度比近红外波段要大几个量级。如：CH4在，理论检测下限可达；CO在，理论检测可达。通常分子在这个波段的振动和转动光谱谱线非常丰富密集，典型的光谱线宽约为2×10－3cm－1（~60MHz）。中红外波段激光光谱技术目前主要受到激光光源的限制，但近几年来，随着红外激光技术的发展和新型中红外相干光源技术...

量子级联激光器是基于多个量子阱异质结中掩埋次能级跃迁的单极半导体注入激光器，它们是通过能带工程并通过分子束外延生长方法得到的。QCL激光器的输出波长依赖于量子阱和作用区掩埋层的厚度而不是激光材料的能级。由于QCL输出波长不受带隙宽度的限制，因而能够被制成在中红外波长区较宽范围里输出。QCL的输出波长区可以从µm到60µm，激光输出功率可以达到几个mW。QCL在脉冲工作方式下可以工作在室温下，并且已经被用于痕量气体的光谱检测，但由于脉冲激光固有特点使其线宽相对较宽。虽然单模连续输出DFB－QCL已早有报道，但到目前为止，还没有痕量气体检测的报道。鉴于目前中红外光谱区传统激光技术存在的...

宁波宁仪信息技术有限公司是一家专注于高精度红外激光器研发与应用的，致力于为气体分析领域提供的解决方案。我们不仅关注技术的创新，更注重技术在实际应用中的有效性与可靠性。通过利用先进的激光技术，我们能够实时监测气体成分浓度，从而确保环境的安全与质量控制，为客户创造更大的价值。在工业生产中，我们的气体分析仪器能够实时监测有害气体的浓度变化，为企业的安全生产提供保障。在环境监测方面，我们的产品能够帮助及环保机构精确掌握环境污染情况，及时采取措施，保护生态环境。而在医疗检测领域，我们的高精度仪器则为疾病的早期诊断提供了可靠的数据支持，助力医疗卫生事业的发展。我们始终秉持“创新、专业、服务”的...

中红外温室气体激光器正是顺应这一市场趋势，融合了先进的激光技术和智能化设计，提供高性能的气体检测解决方案。我们产品在灵敏度、稳定性和数据处理能力等方面具有明显优势，能够为客户提供精确可靠的监测数据。这不仅帮助客户更好地应对和管理温室气体排放，还为其在环保方面的决策提供了重要依据。通过高效的数据分析和处理，我们的设备能够实时反馈监测结果，助力企业和**快速响应环境变化。展望未来，随着全球对气候变化和环保政策的重视不断加深，中红外温室气体激光器的市场需求将持续增长。尤其是在国际社会共同应对气候变化的背景下，各国在温室气体排放监测方面的需求愈发迫切。我们的产品不仅在技术上保持**地位，更...

宁波宁仪信息技术有限公司是一家专注于高精度红外激光器研发与应用的，致力于为气体分析领域提供的解决方案。我们不仅关注技术的创新，更注重技术在实际应用中的有效性与可靠性。通过利用先进的激光技术，我们能够实时监测气体成分浓度，从而确保环境的安全与质量控制，为客户创造更大的价值。在工业生产中，我们的气体分析仪器能够实时监测有害气体的浓度变化，为企业的安全生产提供保障。在环境监测方面，我们的产品能够帮助及环保机构精确掌握环境污染情况，及时采取措施，保护生态环境。而在医疗检测领域，我们的高精度仪器则为疾病的早期诊断提供了可靠的数据支持，助力医疗卫生事业的发展。我们始终秉持“创新、专业、服务”的...

**QCL激光器：宁波宁仪信息技术有限公司，照亮创新之路的科技之光**宁波宁仪信息技术有限公司，在QCL（量子级联激光器）这一高科技领域内，犹如一颗璀璨的明星，熠熠生辉。我们专注于为客户提供性能、高度定制化的激光器解决方案，致力于推动科技进步与产业升级。**产品优势：性能，科技前沿**我们的QCL激光器，得益于先进的量子级联技术，实现了前所未有的高功率输出，确保了激光的稳定性和可靠性。这一技术突破，不仅提升了激光器的转换效率，更将光谱线宽压缩至极窄范围，为用户带来了前所未有的精细度和高效性。与此同时，我们积极响应国家国产化号召，通过自主研发与自主生产，大幅度降低了成本，提升了产品的...

在性价比方面，QCL激光器同样表现质量。尽管其技术含量较高，但随着生产工艺的不断进步以及市场需求的上升，QCL激光器的制造成本逐渐降低，使得越来越多的客户能够享受到这一先进技术所带来的好处。我们始终坚持为客户提供高质量的产品，确保每一台QCL激光器都经过严格的测试和质量控制，以满足不同客户的需求。创新性是QCL激光器在市场中脱颖而出的另一个关键因素。我们不断进行技术研发，以提升QCL激光器的性能，从而适应不断变化的市场需求。无论是在新材料的应用，还是在激光器设计的优化上，我们都力求为客户提供前沿的技术解决方案。此外，我们还关注如何提升激光器的耐用性和稳定性，以确保其在各种工况下的可...

直接吸收光谱技术是通过调谐激光频率到选择吸收谱线透过率和谱线形状进行分析，并获取一些重要信息，如吸收谱线强度和增宽系数。从这些光谱测量得到信息可以推断出气体温度、浓度、气流速度以及压力等参数值。信号发生器发生锯齿波或三角波扫描信号给激光驱动器驱动DFB激光器，激光器输出激光通过待测气体，光电探测器接收到透射光，并通过对光强信号进行分析，从而测量得到气体浓度值。实现直接吸收光谱检测透射光容易受到背景噪声的干扰、激光器光强波动等因素的影响，为了减小噪声的干扰，通常会使用高灵敏光谱技术，如采用波长调制技术对目标信号进行高频调制，实现抑制高频背景噪声，从而极大提高探测灵敏度和精度。信号发生...

中远红外波段包含了两个重要的大气窗口3-5μm和8-13μm波段，很多气体的特征吸收峰都在这个波段，如NO、CO、CO2、NH3、SO2、SO3等，还有一些人体疾病如糖尿病、、胸、肺、精神疾病等特征气体的吸收谱线也处于此波段，如图4。不同气体的特征吸收峰基于QCL的检测系统，具有体积小、检测速度快、精确度高等特点，可以广泛的应用在环境检测、痕量气体检测、医疗诊断等方面，基于QCL的气体检测系统是QCL重要的应用之一，如气体检测系统如图5。相比于传统的气体检测技术（电化学检测、气相色谱分析、红外LED），量子级联激光器在气体检测的优势如下：1、量子级联激光器具有很窄的光谱线宽，可以获...

QCL激光器（量子级联激光器）凭借其出色的性能和独特的技术优势，正在重新定义气体检测领域的标准。它们以高灵敏度和质量的选择性，使得在复杂环境中对气体成分的准确识别成为可能。此外，QCL激光器的高性价比使得其在市场上的竞争力愈发明显，成为众多行业和应用的优先。随着科技的不断进步，QCL激光器的创新能力也在不断提升。我们相信，这种持续的技术革新将为客户带来更大的价值，帮助他们在各自的市场中脱颖而出。选择QCL激光器，不仅是选择了一项先进的技术，更是选择了一条通向未来的道路。无论是在环境监测、工业过程控制，还是在医疗健康等领域，QCL激光器都展示了其巨大的潜力和应用前景。通过深入的合作，...

2002年之后，带间级联激光器在美国喷气推进实验室（JPL）取得了更加快速的发展，在低阈值电流、高工作温度以及长波长等方向上都取得了瞩目的成果。其中**重要的是2005年，研究人员制作出的单纵模分布反馈式激光器（DFB）可以实现甲烷气体的检测。并于2007年交付美国国家航空航天局（NASA）的好奇号进行火星的甲烷探测。2008年，美国海军实验室（NRL）经过多年优化和发展，终于实现了里程碑式的***台室温连续激射的带间级联激光器，连续波**高工作温度可达319K，激射波长为μm。2011年，美国海军实验室在材料设计的基础上，又进一步提出了“载流子再平衡”的概念，解决了有源区中电子和...

痕量气体检测对于很多领域都有着非常重要的作用,比如大气环境监测、工业过程监测、燃烧流场诊断、人体呼吸气体检测等等。而红外光谱为分子的振动跃迁光谱,因此在检测技术中,“红外激光光谱法”是目前受到较多关注的主流方法之一。不同于傅里叶变换红外光谱(FTIR)、非分散红外光谱(NDIR)这些“红外光谱”同门,红外激光光谱配置的不是宽带光源,而是高单色性的红外激光。有着更高的光谱分辨率、可以实现长光程检测、不需要额外分光部件,仪器能够进一步小型化等等优点。按波段来分的话,红外激光光谱法主要涉及近红外和中红外两个波段。相对于近红外,中红外波段是气体分子基带吸收光谱区,分子吸收线的强度比近红外要...

在当今高科技迅猛发展的时代，量子级联激光器（QCL激光器）凭借其性能，越来越受到气体检测领域的关注。作为一种高灵敏度的激光器，QCL激光器能够在极低浓度的气体环境下进行准确检测，为环境监测和工业应用提供可靠的数据支持。这一特性使得QCL激光器成为气体分析的工具，尤其在安全监测和环境保护等领域，其应用价值不可小觑。QCL激光器的另一个优势在于其强大的选择性。与其他类型的激光器相比，QCL激光器能够有效地区分不同气体分子的吸收特性。这意味着在复杂的气体混合环境中，QCL激光器能够精确识别特定气体的存在，从而减少误报的可能性，极大地提高了检测的可靠性和准确性。这种选择性不仅提升了产品的市...