湖南定制QCL激光器

    激光器的发展里程碑如下：1960年发明的固态激光器和气体激光器，1962年发明的双极型半导体激光器和1994年发明的单极型量子级联激光器（QCL）是激光领域的三个重大变革性里程碑。量子级联激光器的工作原理与通常的半导体激光器截然不同，它打破了传统p-n结型半导体激光器的电子-空穴复合受激辐射机制，其发光波长由半导体能隙来决定，填补了半导体中红外激光器的空白。QCL受激辐射过程只有电子参与，其激射方案是利用在半导体异质结薄层内由量子限制效应引起的分离电子态之间产生粒子数反转，从而实现单电子注入的多光子输出，并且可以轻松得通过改变量子阱层的厚度来改变发光波长。量子级联激光器比其它激光器的优势在于它的级联过程，电子从高能级跳跃到低能级过程中，不但没有损失，还可以注入到下一个过程再次发光。这个级联过程使这些电子"循环"起来，从而造就了一种令人惊叹的激光器。因此，量子级联激光器的发明被视为半导体激光理论的一次变革和里程碑。 可调谐半导体激光吸收光谱（ＴＤＬＡＳ）是一种 具有高分辨率、高灵敏度、快速检测特点的气体检测 技术。湖南定制QCL激光器

    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的发展，在中红外波段进***体分子的超高灵敏检测技术有了长足的进步。 浙江CO2QCL激光器可调谐半导体激光器调制光谱技术具有非侵入式原位快速在线测量和遥测等的特有优势。

    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量子阱激光器。此外还有目前在长波红外和太赫兹波段非常热门的量子级联激光器。本文重点介绍带间级联激光器。

    红外激光光谱学独特的优势以及在许多领域有着潜在的重要应用价值，是近年来非常热门的研究领域之一。主要的应用有：(1)高选择性，高分辨率的光谱技术，由于分子光谱的“指纹”特征，它不受其它气体的干扰。这一特性与其它方法相比有明显的优势。(2)它是一种对所有在红外有吸收的活跃分子都有效的通用技术，同样的仪器可以方便的改成测量其它组分的仪器，只需要改变激光器和标准气。由于这个特点，很容易就能将其改成同时测量多组分的仪器。(3)它具有速度快，灵敏度高的优点。在不失灵敏度的情况下，其时间分辨率可以在ms量级。应用该技术的主要领域有：分子光谱研究、工业过程监测控制、燃烧过程诊断分析、发动机效率和机动车尾气测量、检测、大气中痕量污染气体监测等。因此，可调谐红外激光光谱新方法及其环境污染时空分布监测研究对国家可持续发展和解决环境领域中必不可少的监测分析新方法与新技术有重要的科学意义和实用价值。应用该技术的主要领域有：1、分子光谱研究：光谱结构、线宽、线强等；2、大气痕量气体检测：CH2O、CH4、CO2、NH3等；3、工业过程监测控制：CO、CO2、H2O、NH3等；4、医疗诊断：NO、CO、CO2、CH4等；5、机动车尾气测量：CO、CO2、NH3、NO等。 在大气污染监控中，QCL能够准确检测大气中的微量成分，为环境保护提供有力支持。

    TDLAS（TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy）技术利用可调谐半导体激光器的特性，通过调制激光器的波长，使其扫描被测气体分子的吸收峰，从而实现对气体分子浓度的测量。该技术通过红外吸收来测量激光通过被测气体时被吸收的数量，具有高精度和无接触的特点。调谐半导体吸收光谱（TDLAS）技术是激光吸收光谱（LAS）技术的一种。根据激光器的不同驱动形式，激光吸收光谱（LAS）技术可以分为：直接吸收法和调制吸收法。这两种技术各有优缺点：直接吸收法：需要锁定激光器驱动电流，不需加载2f谐波信号，结构简单，成本低，但容易受干扰，尤其是低频干扰，所以灵敏度相对低些。调制吸收法：需要给到激光器锯齿波驱动电流信号，同时需要加载2f谐波信号到驱动电流上，结构会相对复杂一些，成本要比直接吸收法高一些，但是灵敏度高，能够避开低频干扰。其中又进一步分为波长调制类和频率调制类，波长调制类需要更大的调谐范围，频率调制类需要很高的扫描频率和调制频率，技术复杂，灵敏度更高。 在光谱学领域，可调谐激光器可以用于精确测量物质的光谱特性；山西氨QCL激光器型号

TDLAS：当激光波长与待测气体分子的吸收线匹配时，分子会吸收部分能量，透射光强度的变化，计算气体浓度。湖南定制QCL激光器

    相比较与其它激光器，量子级联激光器的优点如下：1)中远红外和太赫兹波段出射；在QCL发明之前，半导体激光器的发射波长主要在可见光和近红外波段，当我们需要使用中远红外和太赫兹波段的激光时，半导体激光器对此则有些无能为力，不同体系激光器激射波长范围如图3。QCL的发明，使得半导体激光器也能激射出中远红外和太赫兹波段的激光。如图3.不同激光器发光范围[15]2)宽波长范围；QCL激射波长取决于子带间能量差，可以通过设计量子阱层厚度来实现波长控制，所以量子级联激光器的激射波长范围极宽（约3-250μm），并且可以根据实际需求设计特定波长的激光输出。3)体积小；QCL相比其它激光器如：一氧化碳激光器（激射波长为4-5μm）和二氧化碳激光器（激射波长为μm），具有体积小、重量轻的特点，其携带方便，便于系统化和集成化。4)单极型结构；传统结构半导体激光器为双极型，其出光原理依靠的是p-n结中导带电子和价带空穴复合所产生的受激辐射，而QCL全程只有电子参与，空穴并未参与辐射发光过程，所以量子级联激光器为单极型激光器，且其出射的激光具有很好的单向偏振性。5)高的电子利用效率；因为QCL所独特的级联结构，电子在参与完子带间跃迁发光后，并没有湮灭。 湖南定制QCL激光器

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