云南水QCL激光器

    作為半導(dǎo)體激光技術(shù)發(fā)展的里程碑，量子級聯(lián)激光器（QCL）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，為氣體分析等中紅外應(yīng)用提供了新型光源，因此QCL日益受到關(guān)注。尤其是近10年，越來越多的科研人員開始研究QCL在氣體檢測方面的應(yīng)用，使得它的優(yōu)勢和潛力被更多的認(rèn)識和挖掘。中遠(yuǎn)紅外量子級聯(lián)激光器（QCL）眾所周知，QCL屬于新一代半導(dǎo)體激光器，它的特性不同于傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器。用中科院半導(dǎo)體所劉峰奇研究員的“兩層含義”解釋，應(yīng)該更加形象。首先是量子含義，是指激光器由納米級厚度的半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)超薄層構(gòu)成，利用量子限制效應(yīng)，通過調(diào)節(jié)每層材料的厚度和子帶間距，從而調(diào)節(jié)波長；其次是級聯(lián)含義，它的有源區(qū)由多級耦合量子阱串接組成，可實(shí)現(xiàn)單電子注入的倍增光子輸出，可望獲得大功率，而普通的半導(dǎo)體激光器是利用電子空穴對的復(fù)合發(fā)射光子，這是普通激光器不具備的一個性能。 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。云南水QCL激光器

    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(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。 廣東標(biāo)準(zhǔn)QCL激光器工廠基于光譜學(xué)原理的氣體檢測，有非接觸、快響應(yīng)、高靈敏、大范圍監(jiān)測等優(yōu)點(diǎn)，是溫室氣體監(jiān)測技術(shù)的主流方向。

    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。

    中紅外溫室氣體激光器在環(huán)境監(jiān)測和氣候變化研究中正發(fā)揮著越來越關(guān)鍵的作用，隨著全球?qū)厥覛怏w減排的日益重視，市場對高效、精確的氣體檢測設(shè)備的需求也在不斷攀升。中紅外溫室氣體激光器憑借其的性能和技術(shù)優(yōu)勢，已經(jīng)成為這一領(lǐng)域不可或缺的重要工具。首先，這種激光器能夠精確檢測諸如二氧化碳、甲烷等主要溫室氣體，其高靈敏度和選擇性使其在環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)排放評估以及城市空氣質(zhì)量檢測等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。各國和企業(yè)逐步加強(qiáng)對溫室氣體排放的監(jiān)管，推動了中紅外溫室氣體激光器的廣泛應(yīng)用，比如在城市的空氣質(zhì)量監(jiān)測中，這些激光器可以實(shí)時提供數(shù)據(jù)，使得相關(guān)部門能夠及時采取措施，改善空氣質(zhì)量，保護(hù)民眾的健康。其次，技術(shù)的不斷進(jìn)步為中紅外溫室氣體激光器的性能提升提供了新的可能。近年來，激光技術(shù)的創(chuàng)新使得這些設(shè)備在體積、功耗和成本方面得到了改善。例如，采用新型材料和工藝，使得激光器的體積更加小巧，便于攜帶和部署，同時降低了生產(chǎn)和維護(hù)成本。這一趨勢不僅降低了使用門檻，也使得中紅外溫室氣體激光器能夠在更多的應(yīng)用場景中發(fā)揮作用，滿足市場對靈活性和便攜性的需求，甚至可以應(yīng)用于野外勘測和移動監(jiān)測等場合。 量子級聯(lián)激光器是一種新型半導(dǎo)體激光器，體積小、壽命長等特點(diǎn)，其工作原理卻和傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器截然不同。

    1994年4月，貝爾實(shí)驗(yàn)室在《科學(xué)》上報道了***個子帶間量子級聯(lián)激光器。帶間級聯(lián)和量子級聯(lián)激光器的研究都源于早期對于半導(dǎo)體超晶格的研究以及通過子帶間躍遷實(shí)現(xiàn)激光器的探索。在帶間級聯(lián)激光器提出的2～3年內(nèi)，空穴注入?yún)^(qū)就已經(jīng)提出并加入到了帶間級聯(lián)激光器的結(jié)構(gòu)中。同時，W型二類量子阱的概念也被提出，并取代了原先的單邊型的二類量子阱。空穴注入?yún)^(qū)和W型有源區(qū)的設(shè)計直到***也一直被采用。1997年，由休斯頓大學(xué)和桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室合作完成的***臺可達(dá)170K低溫工作的帶間級聯(lián)激光器被報道出來，此后，對于二類量子阱的研究也取得了一定進(jìn)展，而帶間級聯(lián)激光器也在1998～2000年工作溫度逐漸提升至250～286K，微分量子效率超過了傳統(tǒng)極限的100%，從而證實(shí)了級聯(lián)過程。里程碑式的突破是在2002年，研究人員Yang等實(shí)現(xiàn)了***臺室溫脈沖激射的帶間級聯(lián)激光器，由18個周期構(gòu)成。 紅外氣體傳感器是通過測量被測氣體在特定的紅外波段吸收了多少光的能量來計算濃度的。江西半導(dǎo)體QCL激光器價格

QCL則將范圍拓展到了中遠(yuǎn)紅外波段，使其在氣體檢測、空間通訊等方面得到了越來越多的應(yīng)用。云南水QCL激光器

    在現(xiàn)代民用領(lǐng)域，QCL激光器（量子級聯(lián)激光器）作為紅外對抗系統(tǒng)的重要組成部分，正逐漸顯示出其不可或缺的地位。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及對安全和效率的日益重視，QCL激光器在紅外對抗中的應(yīng)用案例層出不窮，展現(xiàn)出其的性能和的適用性。以某國家的防空系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)在面對敵方導(dǎo)彈威脅時，采用了QCL激光器紅外對抗技術(shù)。這一技術(shù)通過精確發(fā)射特定波長的激光，成功地干擾了敵方導(dǎo)彈的紅外尋的系統(tǒng)，顯著提高了防空能力。通過這種方式，防空系統(tǒng)不僅能夠有效保護(hù)關(guān)鍵設(shè)施的安全，還能夠降低潛在的經(jīng)濟(jì)損失。這一成功應(yīng)用案例展示了QCL激光器在實(shí)際戰(zhàn)斗環(huán)境中的高效性和實(shí)用性，同時也反映了現(xiàn)代中科技應(yīng)用的重要性。 云南水QCL激光器