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芯片和外腔结合起来,形成ECqcL。这种结构既可以提供窄光谱输出,又可以在QC芯片整个增益带宽上(数百cm-1)提供快调谐(速度超过10ms)。由于ECqcL结构使用低损耗元件,因此它可在便携式电池供电的条件下高效运作。 激光气体分析被用于各种气体检测研究。高精度和灵敏度使其成为研究气体环境科学和物理化学性质的理想设备。四川CH4QCL激光器定制
在生物医学领域,QCL激光器也展现出了巨大的应用潜力。例如,在中红外光谱分析方面,QCL激光器可以用于生物样品的成分分析和疾病诊断。通过对生物组织或体液的光谱检测,可以获取关于分子结构和代谢状态的信息,为疾病的早期诊断和提供依据。此外,QCL激光器还可以用于生物成像等方面的研究,为生物医学领域的发展带来新的机遇。在自由空间光通信领域,宁波艾依欧光电科技有限公司的QCL激光器产品为高速、大容量的数据传输提供了可靠的激光光源。随着5G技术的普及和物联网的发展,对无线通信带宽的需求不断增加。自由空间光通信作为一种新兴的通信技术,具有传输速率高、带宽大等优势,而QCL激光器的大气传输特性和可调谐性使其成为自由空间光通信系统的理想光源。公司的产品已经在一些示范项目中得到了应用,为解决无线通信带宽受限的问题提供了有效的解决方案。西藏二氧化碳QCL激光器供应商QCL在高灵敏检测方面具备天然的优势,可能成为呼吸气体分析技术领域瓶颈的可靠解决方案。
光谱适配性是QCL应用的关键。宁仪信息针对不同行业的需求,定制化设计QCL的波长范围与输出模式。例如,在石油化工行业的泄漏检测中,团队开发了针对乙烯(10.5μm)与丙烯(9.1μm)的QCL,通过优化光栅耦合结构,将线宽压缩至0.1cm⁻¹以下,减少了光谱交叉干扰;在医疗呼吸气体分析中,则设计了针对一氧化氮(5.2μm)与(7.8μm)的双波长QCL模块,通过时分复用技术实现两种气体的交替检测,满足了临床对实时性与多参数分析的要求。
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。 DFB激光器由于具有良好的单色性,窄线宽特性和频率调谐特性。
QCL的另一重要特性是其波长可调性,这为实现多组分气体同步检测提供了可能。宁仪信息通过两种技术路径实现波长调谐:一是温度调谐,利用材料折射率随温度变化的特性,通过半导体致冷器(TEC)控制激光器芯片的温度,实现波长线性移动;二是电调谐,在外加电场作用下改变量子阱的能带结构,使发光波长发生偏移。团队结合两种调谐方式,开发了宽波段调谐模块,在某型环境监测用QCL系统中,实现了从7.2μm到8.8μm的连续调谐,覆盖了多种挥发性有机物的特征吸收峰,为复杂气体混合物的定性定量分析提供了技术支撑。中红外QCL-TDLAS激光气体检测技术有 ppb 级超高灵敏度、超大检测范围、高选择性、实用性强,易于维护等优势。湖南半导体QCL激光器价格
中红外QCL用于燃气管网巡检中,解决巡检效率低、气体检测准确度低、受环境影响大、智能化程度低等问题。四川CH4QCL激光器定制
宁波艾依欧光电科技有限公司的QCL激光器产品已经在多个领域得到了应用。在环境监测领域,公司的产品被广泛应用于大气污染监测、温室气体检测等方面。通过部署基于QCL激光器的气体检测系统,可以实时、准确地监测大气中各种污染物的浓度,为环境保护部门提供科学的数据支持,有助于制定更加有效的环境治理措施。在工业安全领域,QCL激光器可以用于有毒有害气体的泄漏检测,及时发现潜在的安全隐患,保障工人的生命安全和企业的正常生产。四川CH4QCL激光器定制