隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人類對于大自然的干擾和對環(huán)境的破壞愈發(fā)嚴重，無論是酸雨等氣候災害、亦或是全球氣候變暖、還是霧霾現(xiàn)象頻發(fā)，都嚴重的影響著人們的生存環(huán)境。各國科學家對環(huán)境監(jiān)控都十分重視。2008年，正值北京奧運會舉辦之際，美國普林斯頓科研小組利用量子級聯(lián)激光器搭建了開路式氣體檢測系統(tǒng)，對北京進行了空氣質(zhì)量評估�！癏IPPO”項目（由美國國家科學基金會（NSF）和美國國家海洋和大氣局（NOAA）支持）和“CalNEX”項目（由美國加州空氣資源局（CARB）和NOAA支持）正在開展溫室氣體的相關(guān)研究工作。[2]工業(yè)監(jiān)控在石油化工、金屬冶煉、礦山開采等行業(yè)生產(chǎn)過程中，通過檢測產(chǎn)生的相應(yīng)氣體的濃度可以進行進程監(jiān)控，也可以監(jiān)控泄露危險氣體的濃度，以保障生產(chǎn)安全，已有技術(shù)采用μmQCL對工業(yè)燃燒排氣系統(tǒng)中產(chǎn)生的NO氣體進行實時檢測，并使用μm的脈沖QCL對物產(chǎn)生的氣體進行光學檢測。醫(yī)學應(yīng)用有的疾病會造成人類呼出氣體成分的異常升高，通過對呼出氣體的種類和濃度進行準確的分析，可以對臨床診斷和提供有價值的參考，而且不必因為使用CT等儀器而引入過多的輻射。例如，患有糖尿病、肝臟和腎臟疾病的患者呼出的氣體中NH3濃度會出現(xiàn)異常。 利用多種形式的光譜學測量手段，開展地面探測、地基探測、機載探測和星載探測四種典型光學觀測.湖南制造QCL激光器供應(yīng)商

    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(yīng)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(yīng)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(jiān)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(shù)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(jīng)過光電信號轉(zhuǎn)換、光譜信號采集、濃度算法解析、軟件數(shù)據(jù)處理等技術(shù)過程，能夠?qū)崿F(xiàn)溫室氣體多組分高靈敏時空分辨觀測。 重慶NH3QCL激光器公司可調(diào)諧半導體激光器調(diào)制光譜技術(shù)具有非侵入式原位快速在線測量和遙測等的特有優(yōu)勢。

    在環(huán)境污染分子的監(jiān)測分析中，典型的應(yīng)用有、、。近紅外光譜的一個優(yōu)點是壓力加寬不是一個很大的問題，因此可以在近大氣壓或開放光程工作。缺點是有許多分子在該譜區(qū)沒有吸收，雖然在測量復雜混合物時，這也許是一個優(yōu)點。中紅外波段工作在3－13μm的“指紋”區(qū)，是氣體分子基帶吸收。這個波段分子吸收線的強度比近紅外波段要大幾個量級。如：CH4在，理論檢測下限可達；CO在，理論檢測可達。通常分子在這個波段的振動和轉(zhuǎn)動光譜譜線非常豐富密集，典型的光譜線寬約為2×10－3cm－1（~60MHz）。中紅外波段激光光譜技術(shù)目前主要受到激光光源的限制，但近幾年來，隨著紅外激光技術(shù)的發(fā)展和新型中紅外相干光源技術(shù)的發(fā)展，在中紅外波段進***體分子的超高靈敏檢測技術(shù)有了長足的進步。

    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��；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。 QCL的光束質(zhì)量好，可以利用光的反射來設(shè)計光學長程池從而增加系統(tǒng)的吸收光程，提高系統(tǒng)的靈敏度。

    TDLAS能實現(xiàn)"原位、連續(xù)、實時測量"，環(huán)境適應(yīng)力強，易于設(shè)備的小型化。因此可以掙脫實驗室的束縛，在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中大展拳腳。比如大氣環(huán)境在線監(jiān)測、發(fā)動機效率檢測、汽車尾氣測量、工業(yè)過程氣體實時監(jiān)測等等。TDLAS利用半導體激光器的波長調(diào)諧特性，可獲得被選定的待測氣體特征吸收峰的吸收光譜，從而對氣體定性或者定量的分析。每種氣體分子的吸收峰受其他氣體吸收干擾很小，所以也稱之為"分子的指紋峰"TDLAS技術(shù)簡單來說就是這些氣體"分子指紋"的識別系統(tǒng)，具有很強的選擇性。此外，TDLAS的檢測靈敏度也是較高的，不過檢出限能達到怎樣的量級，就和所用光源有著很大的關(guān)系。常見的污染氣體的"指紋峰"主要集中在4μm-10μm，基本是中紅外的天下，所以，作為中紅外激光光源的QCL，則可展現(xiàn)性能優(yōu)勢。再加之高輸出功率，檢出限可達到ppb，甚至ppt級別。這比傳統(tǒng)的近紅外光源所能達到的水平，整整高出了3~6個量級。 QCL在高靈敏檢測方面具備天然的優(yōu)勢，可能成為呼吸氣體分析技術(shù)領(lǐng)域瓶頸的可靠解決方案。湖南CO2QCL激光器

可調(diào)諧半導體激光吸收光譜（ＴＤＬＡＳ）是一種 具有高分辨率、高靈敏度、快速檢測特點的氣體檢測 技術(shù)。湖南制造QCL激光器供應(yīng)商

    QCL激光器的基本結(jié)構(gòu)包括FP-QCL、DFB-QCL和ECqcL。增益介質(zhì)顯示為灰色，波長選擇機制為藍色，鍍膜面為橙色，輸出光束為紅色。1.簡單的結(jié)構(gòu)是F-P腔激光器（FP-QCL）。在F-P結(jié)構(gòu)中，切割面為激光提供反饋，有時也使用介質(zhì)膜以優(yōu)化輸出。2.第二種結(jié)構(gòu)是在QC芯片上直接刻分布反饋光柵。這種結(jié)構(gòu)（DFB-QCL）可以輸出較窄的光譜，但是輸出功率卻比FP-QCL結(jié)構(gòu)低很多。通過大范圍的溫度調(diào)諧，DFB-QCL還可以提供有限的波長調(diào)諧（通過緩慢的溫度調(diào)諧獲得10~20cm-1的調(diào)諧范圍，或者通過快速注進電流加熱調(diào)諧獲得2~3cm-1的范圍）。3.第三種結(jié)構(gòu)是將QC芯片和外腔結(jié)合起來，形成ECqcL。這種結(jié)構(gòu)既可以提供窄光譜輸出，又可以在QC芯片整個增益帶寬上（數(shù)百cm-1）提供快調(diào)諧（速度超過10ms）。由于ECqcL結(jié)構(gòu)使用低損耗元件，因此它可在便攜式電池供電的條件下高效運作。 湖南制造QCL激光器供應(yīng)商