量子級(jí)聯(lián)激光器輸出功率較高圖3量子級(jí)聯(lián)激光器有源區(qū)工作示意圖(兩個(gè)周期)比起中紅外波段其它光源,QCL的輸出功率較高。不同的激光氣體檢測(cè)應(yīng)用中會(huì)需要不同的功率,故激光器的高功率工作是非常必要的。改變工作電流就可以改變激光器的輸出功率,高功率的激光器能夠提供的功率范圍大,可以滿足更多的應(yīng)用場(chǎng)景。QCL輸出功率較高的原因可以歸結(jié)于其本身的有源區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),其電子利用效率較高。內(nèi)量子效率是指每秒注入有源區(qū)的電子-空穴對(duì)數(shù)能夠產(chǎn)生的光子數(shù)多少。圖3給出典型的QCL有源區(qū)工作示意圖,電子流通過(guò)一系列的子帶和微帶,實(shí)現(xiàn)子帶中的上能級(jí)電子的集聚,之后迅速躍遷到下能級(jí)并產(chǎn)生光子,之后注入?yún)^(qū)再重復(fù)利用電子流,使之進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。理論上一個(gè)電子可以產(chǎn)生與有源區(qū)級(jí)數(shù)相同的光子數(shù),從而內(nèi)量子效率較高,輸出的功率也就越大。而常規(guī)的半導(dǎo)體激光器中,一個(gè)電子在與空穴相遇后輻射出一個(gè)光子。可室溫工作許多應(yīng)用中需要激光器能室溫工作(室溫脈沖或室溫連續(xù)工作)。器件低溫工作時(shí)需將激光器放置在液氮制冷的杜瓦中,將增大系統(tǒng)體積,而且不利于激光器的光束整形。而常規(guī)半導(dǎo)體激光器中電子和空穴的分布對(duì)溫度十分敏感,在長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)域。 紅外氣體傳感器是通過(guò)測(cè)量被測(cè)氣體在特定的紅外波段吸收了多少光的能量來(lái)計(jì)算濃度的。廣西定制QCL激光器批發(fā)
分子紅外光譜與分子的結(jié)構(gòu)密切相關(guān),是研究表征分子結(jié)構(gòu)的一種有效手段,將一束不同波長(zhǎng)的紅外射線照射到物質(zhì)的分子上,某些特定波長(zhǎng)的紅外射線被吸收,形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結(jié)構(gòu)決定的獨(dú)有的紅外吸收光譜,可以采用與標(biāo)準(zhǔn)化合物的紅外光譜對(duì)比的方法來(lái)做分析鑒定。紅外光譜法主要研究在振動(dòng)中伴隨有偶極矩變化的化合物(沒(méi)有偶極矩變化的振動(dòng)在拉曼光譜中出現(xiàn))。因此,除了單原子和同核分子如Ne、He、H2等之外,幾乎所有的有機(jī)化合物在紅外光譜區(qū)均有吸收。除光學(xué)異構(gòu)體,某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差異的化合物外,凡是具有結(jié)構(gòu)不同的兩個(gè)化合物,一定不會(huì)有相同的紅外光譜。通常紅外吸收帶的波長(zhǎng)位置與吸收譜帶的強(qiáng)度,反映了分子結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn),可以用來(lái)鑒定未知物的結(jié)構(gòu)組成或其化學(xué)基團(tuán);而吸收譜帶的吸收強(qiáng)度與分子組成或化學(xué)基團(tuán)的含量有關(guān),可用以進(jìn)行定量分析和純度鑒定。由于紅外光譜分析特征性強(qiáng),氣體、液體、固體樣品都可測(cè)定,并具有用量少,分析速度快,不破壞樣品的特點(diǎn)。因此,紅外光譜法不僅與其它許多分析方法一樣,能進(jìn)行定性和定量分析,而且該法是鑒定化合物和測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的**有用方法之一。 云南SF6QCL激光器定制基于光譜學(xué)原理的氣體檢測(cè)技術(shù),有非接觸、快響應(yīng)、高靈敏、大范圍監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn),是監(jiān)測(cè)技術(shù)的主流研究方向。
閾值電流密度較低帶間躍遷和子帶間躍遷示意圖常規(guī)半導(dǎo)體激光器是雙極性器件,導(dǎo)帶中的電子與價(jià)帶中的空穴復(fù)合生成光子,而量子級(jí)聯(lián)激光器是單極性器件,只靠導(dǎo)帶中子帶間電子的躍遷產(chǎn)生光子,如圖4所示,電子躍遷的始態(tài)與終態(tài)的曲線的曲率相同,這樣形成的增益譜很窄而且對(duì)稱,是量子級(jí)聯(lián)激光器能夠低閾值工作的一個(gè)原因。當(dāng)然,QCL的閾值電流密度也與有源區(qū)設(shè)計(jì),材料生長(zhǎng)以及器件結(jié)構(gòu)有關(guān)。尺寸較小圖5量子級(jí)聯(lián)激光器實(shí)物圖量子級(jí)聯(lián)激光器的尺寸較小,如圖5所示,量子級(jí)聯(lián)激光器管芯的長(zhǎng)度一般為3mm,隨著激光器性能提高,可以將其封裝在方盒內(nèi),從而方便地移動(dòng)和操作。量子級(jí)聯(lián)激光器的工作溫度、輸出性能和波長(zhǎng)覆蓋范圍在過(guò)去的20年取得了迅猛發(fā)展。其中,有兩個(gè)里程碑,一個(gè)是1997年室溫工作的分布反饋量子級(jí)聯(lián)激光器(DFB-QCL)的研制成功,實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)為μm和8μm的DFB-QCL的室溫工作,其中μm的激光器300K時(shí)峰值功率為60mW;另一個(gè)是2002年實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)為μm量子級(jí)聯(lián)激光器的室溫連續(xù)工作,器件在292K時(shí)輸出功率為17mW,比較高連續(xù)工作溫度為321K。
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(kāi)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:當(dāng)激光波長(zhǎng)與待測(cè)氣體分子的吸收線匹配時(shí),分子會(huì)吸收部分能量,透射光強(qiáng)度的變化,計(jì)算氣體濃度。
近年來(lái),激光技術(shù)的快速發(fā)展為各行業(yè)帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇。作為激光領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破,量子級(jí)聯(lián)激光驅(qū)動(dòng)器的問(wèn)世,將為用戶解決一系列實(shí)際問(wèn)題,推動(dòng)高科技產(chǎn)品的創(chuàng)新與應(yīng)用。量子級(jí)聯(lián)激光驅(qū)動(dòng)器是一種新型激光器,能夠在更的波長(zhǎng)范圍內(nèi)輸出高效激光,相比傳統(tǒng)激光器,其能量轉(zhuǎn)換效率更高,體積更小,且具備更強(qiáng)的穩(wěn)定性。這些優(yōu)勢(shì)使得量子級(jí)聯(lián)激光驅(qū)動(dòng)器在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的前景。首先,在通信領(lǐng)域,量子級(jí)聯(lián)激光驅(qū)動(dòng)器能夠有效提升數(shù)據(jù)傳輸速率和可靠性。隨著5G和未來(lái)6G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笕找嬖黾印A孔蛹?jí)聯(lián)激光驅(qū)動(dòng)器的高頻率輸出能力,為光纖通信提供了強(qiáng)有力的支持,幫助運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)更低延遲和更高帶寬的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。其次,在醫(yī)療領(lǐng)域,量子級(jí)聯(lián)激光驅(qū)動(dòng)器的高精度激光輸出使得其在醫(yī)療成像和中具有重要應(yīng)用潛力。通過(guò)高分辨率成像,醫(yī)生能夠更有效地進(jìn)行疾病的早期診斷,尤其是在檢測(cè)和眼科方面,量子級(jí)聯(lián)激光驅(qū)動(dòng)器為患者帶來(lái)了更精細(xì)的方案,極大提升了效果。 在光譜學(xué)領(lǐng)域,可調(diào)諧激光器可以用于精確測(cè)量物質(zhì)的光譜特性;山西CH4QCL激光器型號(hào)
可調(diào)諧半導(dǎo)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(cè)量和遙測(cè)等的特有優(yōu)勢(shì)。廣西定制QCL激光器批發(fā)
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(cè)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(shì),在環(huán)境監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)系統(tǒng)。在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段,通過(guò)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(cè)。隨后,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了的性能測(cè)試,結(jié)果表明,該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)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(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用案例,也為氨逃逸監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路與方向。未來(lái),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(dòng)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的整體發(fā)展。 廣西定制QCL激光器批發(fā)