河北HerriotQCL激光器批發(fā)

    紅外激光光譜學(xué)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)以及在許多領(lǐng)域有著潛在的重要應(yīng)用價(jià)值，是近年來(lái)非常熱門的研究領(lǐng)域之一。主要的應(yīng)用有：(1)高選擇性，高分辨率的光譜技術(shù)，由于分子光譜的“指紋”特征，它不受其它氣體的干擾。這一特性與其它方法相比有明顯的優(yōu)勢(shì)。(2)它是一種對(duì)所有在紅外有吸收的活躍分子都有效的通用技術(shù)，同樣的儀器可以方便的改成測(cè)量其它組分的儀器，只需要改變激光器和標(biāo)準(zhǔn)氣。由于這個(gè)特點(diǎn)，很容易就能將其改成同時(shí)測(cè)量多組分的儀器。(3)它具有速度快，靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)。在不失靈敏度的情況下，其時(shí)間分辨率可以在ms量級(jí)。應(yīng)用該技術(shù)的主要領(lǐng)域有：分子光譜研究、工業(yè)過(guò)程監(jiān)測(cè)控制、燃燒過(guò)程診斷分析、發(fā)動(dòng)機(jī)效率和機(jī)動(dòng)車尾氣測(cè)量、檢測(cè)、大氣中痕量污染氣體監(jiān)測(cè)等。因此，可調(diào)諧紅外激光光譜新方法及其環(huán)境污染時(shí)空分布監(jiān)測(cè)研究對(duì)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展和解決環(huán)境領(lǐng)域中必不可少的監(jiān)測(cè)分析新方法與新技術(shù)有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。應(yīng)用該技術(shù)的主要領(lǐng)域有：1、分子光譜研究：光譜結(jié)構(gòu)、線寬、線強(qiáng)等；2、大氣痕量氣體檢測(cè)：CH2O、CH4、CO2、NH3等；3、工業(yè)過(guò)程監(jiān)測(cè)控制：CO、CO2、H2O、NH3等；4、醫(yī)療診斷：NO、CO、CO2、CH4等；5、機(jī)動(dòng)車尾氣測(cè)量：CO、CO2、NH3、NO等。 可調(diào)諧激光器的廣波長(zhǎng)調(diào)諧能力和高精度控制特性，使其在多個(gè)領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。河北HerriotQCL激光器批發(fā)

    常見(jiàn)的溫室氣體光譜學(xué)檢測(cè)技術(shù)主要包括非分散紅外光譜技術(shù)（NDIR）、傅立葉變換光譜技術(shù)（FTIR）、差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)（DOAS）、差分吸收激光雷達(dá)技術(shù)（DIAL）、可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)（TDLAS）、離軸積分腔輸出光譜技術(shù)（OA-ICOS）、光腔衰蕩光譜技術(shù)（CRDS）、激光外差光譜技術(shù)（LHS）、空間外差光譜技術(shù)（SHS）等。其中，NDIR技術(shù)利用氣體分子對(duì)寬帶紅外光的吸收光譜強(qiáng)度與濃度成正比的關(guān)系，進(jìn)行溫室氣體反演，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，但儀器的光譜分辨率和檢測(cè)靈敏度較低。FTIR技術(shù)通過(guò)測(cè)量紅外光的干涉圖，并對(duì)干涉圖進(jìn)行傅立葉積分變換，從而獲得被測(cè)氣體紅外吸收光譜，能夠?qū)崿F(xiàn)多種組分同時(shí)監(jiān)測(cè)，適用于溫室氣體的本底、廓線和時(shí)空變化測(cè)量及其同位素探測(cè)，儀器系統(tǒng)較為復(fù)雜，價(jià)格比較昂貴。DOAS也是一種寬帶光譜檢測(cè)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)多氣體組分探測(cè)，儀器光譜分辨率較低，易受水汽和氣溶膠的影響。DIAL技術(shù)是一種利用氣體分子后向散射效應(yīng)對(duì)氣體遙感探測(cè)的光譜技術(shù)，具有高精度、遠(yuǎn)距離、高空間分辨等優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)較為復(fù)雜，成本較高。TDLAS技術(shù)利用窄線寬的可調(diào)諧激光光源，完整地掃描到氣體分子的一條或幾條吸收譜線。山西氣體檢測(cè)QCL激光器加工TDLAS技術(shù)有高效、選擇高、響應(yīng)快、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)追蹤分子的吸收光譜獲得特征參數(shù)的重要手段。

    波長(zhǎng)覆蓋范圍寬量子級(jí)聯(lián)激光器從波長(zhǎng)設(shè)計(jì)原理上與常規(guī)半導(dǎo)體激光器不同，常規(guī)半導(dǎo)體激光器的激射波長(zhǎng)受限于材料自身的禁帶寬度，而QCL的激射波長(zhǎng)是由導(dǎo)帶中子帶間的能級(jí)間距決定的，可以通過(guò)調(diào)節(jié)量子阱/壘層的厚度改變子帶間的能級(jí)間距，從而改變QCL的激射波長(zhǎng)。從理論上講，QCL可以覆蓋中遠(yuǎn)紅外到THz波段。[2]單個(gè)激光器激射波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)諧對(duì)于各種氣體的檢測(cè)，需要激光器的波長(zhǎng)精確平滑地從一個(gè)波長(zhǎng)調(diào)諧到另一個(gè)波長(zhǎng)。對(duì)于特定氣體的檢測(cè)，波長(zhǎng)更需要精確的調(diào)節(jié)以匹配其吸收線，也稱為分子“指紋”。另外，通過(guò)波長(zhǎng)調(diào)節(jié)以匹配氣體的第二條吸收線，可以用來(lái)作為條吸收線是否正確的判斷標(biāo)準(zhǔn)。單個(gè)激光器的激射波長(zhǎng)可以通過(guò)改變溫度和工作電流進(jìn)行調(diào)諧，已有技術(shù)通過(guò)改變激光器的工作溫度，得到波長(zhǎng)9μm激光器中心頻率，約為10cm-1。而使用外置光柵，可以得到更寬的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍。

    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(zhǎng)選擇機(jī)制為藍(lán)色，鍍膜面為橙色，輸出光束為紅色。1.**簡(jiǎn)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(guò)**大范圍的溫度調(diào)諧，DFB-QCL還可以提供有限的波長(zhǎng)調(diào)諧（通過(guò)緩慢的溫度調(diào)諧獲得10~20cm-1的調(diào)諧范圍，或者通過(guò)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(lái)，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(gè)增益帶寬上（數(shù)百cm-1）提供快調(diào)諧（速度超過(guò)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。 通訊是DFB的主要應(yīng)用，如1310nm，1550nm DFB激光器的應(yīng)用，這里主要介紹非通訊波段DFB激光器的應(yīng)用。

    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(zhǎng)在－μm范圍，對(duì)應(yīng)于氣體分子的“泛頻”吸收譜帶，而中紅外波段波長(zhǎng)位于－25μm范圍，對(duì)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(cè)。針對(duì)目前溫室氣體多目標(biāo)場(chǎng)景監(jiān)測(cè)需求，研究人員開展了不同形式的探測(cè)方法研究，主要包括地面探測(cè)、地基探測(cè)、機(jī)載探測(cè)和星載探測(cè)，綜合運(yùn)用各種吸收光譜技術(shù)和儀器，通過(guò)掃描獲取溫室氣體紅外波段的特征吸收光譜，經(jīng)過(guò)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換、光譜信號(hào)采集、濃度算法解析、軟件數(shù)據(jù)處理等技術(shù)過(guò)程，能夠?qū)崿F(xiàn)溫室氣體多組分高靈敏時(shí)空分辨觀測(cè)。 TDLAS利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的窄線寬和波長(zhǎng)隨注入電流變化，對(duì)分子的單個(gè)或幾個(gè)相近的吸收線進(jìn)行測(cè)量。寧夏一氧化氮QCL激光器

基于光譜學(xué)原理的氣體檢測(cè)，有非接觸、快響應(yīng)、高靈敏、大范圍監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，是溫室氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)的主流方向。河北HerriotQCL激光器批發(fā)

    量子級(jí)聯(lián)激光器是基于多個(gè)量子阱異質(zhì)結(jié)中掩埋次能級(jí)躍遷的單極半導(dǎo)體注入激光器，它們是通過(guò)能帶工程并通過(guò)分子束外延生長(zhǎng)方法得到的。QCL激光器的輸出波長(zhǎng)依賴于量子阱和作用區(qū)掩埋層的厚度而不是激光材料的能級(jí)。由于QCL輸出波長(zhǎng)不受帶隙寬度的限制，因而能夠被制成在中紅外波長(zhǎng)區(qū)較寬范圍里輸出。QCL的輸出波長(zhǎng)區(qū)可以從μm到60μm，激光輸出功率可以達(dá)到幾個(gè)mW。QCL在脈沖工作方式下可以工作在室溫下，并且已經(jīng)被用于痕量氣體的光譜檢測(cè)，但由于脈沖激光固有特點(diǎn)使其線寬相對(duì)較寬。雖然單模連續(xù)輸出DFB－QCL已早有報(bào)道，但到目前為止，還沒(méi)有痕量氣體檢測(cè)的報(bào)道。鑒于目前中紅外光譜區(qū)傳統(tǒng)激光技術(shù)存在的需要低溫制冷等限制，利用技術(shù)成熟的近紅外激光光源的參量頻率轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)室溫下連續(xù)波中紅外相干光源輸出是一個(gè)有效的補(bǔ)充。在中紅外光譜相干光輸出的參量過(guò)程主要有光參量振蕩（OPO）和差頻變換（DFG）。 河北HerriotQCL激光器批發(fā)