量子級聯(lián)激光理論的創(chuàng)立和量子級聯(lián)激光器的發(fā)明使中遠(yuǎn)紅外波段高可靠、高功率和高特征溫度半導(dǎo)體激光器的實(shí)現(xiàn)成為可能。一般而言,量子級聯(lián)激光器系統(tǒng)包括量子級聯(lián)激光模塊,控制模塊以及接口模塊。量子級聯(lián)激光器從結(jié)構(gòu)上來說,可以分為分布反饋(DistributedFeedback)QCL,F(xiàn)-P(Fabry-Perot)QCL和外腔(ExternalCavity)QCL。量子級聯(lián)激光器由于其獨(dú)特的設(shè)計(jì)原理使其具有如下的獨(dú)特優(yōu)勢:1:可以提供超寬的光譜范圍(midIRtoTHz)。2:極好的波長可調(diào)諧性。3:很高的輸出功率,同時(shí)也可以工作在室溫環(huán)境下。目前國際上已研制出~19μm中遠(yuǎn)紅外量子級聯(lián)激光器系統(tǒng)。隨著技術(shù)的進(jìn)步,目前量子級聯(lián)激光器不但能以脈沖的方式工作,而且可以在連續(xù)工作的方式輸出大功率激光。激光模塊將QC激光器裝進(jìn)一個氣密性封裝內(nèi),比較大限度的保護(hù)了激光器的性能和壽命。 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。重慶新型QCL激光器報(bào)價(jià)
QCL激光器的基本結(jié)構(gòu)包括FP-QCL(上圖)、DFB-QCL(中圖)和ECqcL(下圖)。增益介質(zhì)顯示為灰色,波長選擇機(jī)制為藍(lán)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(shí)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(jìn)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(yùn)作。 湖南CH4QCL激光器定制DFB激光器能避免其他背景氣體的交叉干擾,使檢測系統(tǒng)具有較好的測量精度。
帶間級聯(lián)激光器(ICL)是實(shí)現(xiàn)3~5μm波段中紅外激光器的重要前沿,其在半導(dǎo)體光電器件技術(shù)、氣體檢測、醫(yī)學(xué)醫(yī)療以及自由空間光通信等領(lǐng)域具有重要科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。近年來,半導(dǎo)體帶間級聯(lián)激光器的量子阱能帶理論設(shè)計(jì)方法和激光器制備**技術(shù)得到迅速提升。帶間級聯(lián)激光器是一種以?族體系為主,通過量子工程的能帶設(shè)計(jì)及其材料外延、工藝制作而成的可以工作于中紅外波段的激光器。由于結(jié)合了傳統(tǒng)的量子阱激光器較長的上能級載流子復(fù)合壽命,以及量子級聯(lián)激光器(QCL)通過級聯(lián)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)較高內(nèi)量子效率的優(yōu)點(diǎn),在中紅外波段具有較大的優(yōu)勢。研究背景中紅外波段包含了許多氣體分子的吸收峰,對于氣體分子而言,在中紅外波段的中心吸收截面一般比其在近紅外區(qū)的中心吸收截面高幾個數(shù)量級。因此,為了獲得更高的靈敏度和更低的檢測限,利用中紅外的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器吸收光譜技術(shù)(TDLAS)可以實(shí)現(xiàn)對特殊或有毒氣體的檢測。常見的位于中紅外波段的氣體分子如圖1所示,諸如礦井氣體甲烷(CH4)分子吸收峰位于3260nm,一氧化碳(CO)分子吸收峰位于4610nm,二氧化碳(CO2)分子吸收峰位于4230nm,氯化氫(HCl)分子吸收峰位于3395nm,溴化氫(HBr)分子吸收峰位于4020nm。
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(qiáng)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(biāo)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(jī)載探測和星載探測,綜合運(yùn)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(shí)空分辨觀測。 TDLAS技術(shù)采用的半導(dǎo)體激光光源的光譜,寬度遠(yuǎn)小于氣體吸收譜線的展寬,得到單線吸收光譜。
QCL激光器(量子級聯(lián)激光器)憑借其出色的性能和獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢,正在重新定義氣體檢測領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。它們以高靈敏度和質(zhì)量的選擇性,使得在復(fù)雜環(huán)境中對氣體成分的準(zhǔn)確識別成為可能。此外,QCL激光器的高性價(jià)比使得其在市場上的競爭力愈發(fā)明顯,成為眾多行業(yè)和應(yīng)用的優(yōu)先。隨著科技的不斷進(jìn)步,QCL激光器的創(chuàng)新能力也在不斷提升。我們相信,這種持續(xù)的技術(shù)革新將為客戶帶來更大的價(jià)值,幫助他們在各自的市場中脫穎而出。選擇QCL激光器,不僅是選擇了一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù),更是選擇了一條通向未來的道路。無論是在環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)過程控制,還是在醫(yī)療健康等領(lǐng)域,QCL激光器都展示了其巨大的潛力和應(yīng)用前景。通過深入的合作,我們希望能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,為社會的進(jìn)步貢獻(xiàn)一份力量。 在工業(yè)污染分析中,QCL的快速響應(yīng)和高靈敏度使其能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測煙塵顆粒的組成和濃度。黑龍江加工QCL激光器報(bào)價(jià)
利用QCL作為光源則在很大程度上擴(kuò)展了可探測波段,也在一定程度上提高了探測極限。重慶新型QCL激光器報(bào)價(jià)
基于可調(diào)諧二極管激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)的在線監(jiān)測系統(tǒng),以其高靈敏度、高分辨率及實(shí)時(shí)響應(yīng)的優(yōu)勢,在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。本研究首先解析了TDLAS技術(shù)的基本原理,明確了其在氨逃逸檢測中的獨(dú)特作用機(jī)制,進(jìn)而設(shè)計(jì)了包含穩(wěn)定系統(tǒng)架構(gòu)與精細(xì)功能模塊劃分的氨逃逸在線監(jiān)測系統(tǒng)。在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段,通過精心挑選的硬件組件與優(yōu)化的軟件算法,確保了系統(tǒng)的高效運(yùn)行與準(zhǔn)確監(jiān)測。隨后,對系統(tǒng)進(jìn)行了的性能測試,結(jié)果表明,該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測并準(zhǔn)確記錄氨逃逸數(shù)據(jù),為環(huán)境保護(hù)與工業(yè)安全生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)支持。本研究不僅豐富了TDLAS技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用案例,也為氨逃逸監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路與方向。未來,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步與應(yīng)用的持續(xù)拓展,TDLAS技術(shù)有望在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,推動環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的整體發(fā)展。 重慶新型QCL激光器報(bào)價(jià)