云南國(guó)產(chǎn)QCL激光器

    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。 光譜技術(shù)在氣體檢測(cè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，其中OF-CEAS、CRDS和TDLAS是三種主要技術(shù)。云南國(guó)產(chǎn)QCL激光器

    除了氣體檢測(cè)外，帶間級(jí)聯(lián)激光器也可用于***領(lǐng)域中。紅外半導(dǎo)體激光器由于體積小、效率高、易調(diào)制、環(huán)境適應(yīng)強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)在***領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈已經(jīng)從***代紅外尋的制導(dǎo)向第四代3～5μm中紅外波段凝視成像制導(dǎo)發(fā)展，該技術(shù)**提高了紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的靈敏度和抗干擾能力，使其獲得了更遠(yuǎn)的攻擊距離。此外，中紅外波段還可以應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制、臨床呼吸診斷、紅外景象投影、醫(yī)學(xué)醫(yī)療和化學(xué)生物威脅探測(cè)等領(lǐng)域中；還可以作為光發(fā)射機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)自由空間內(nèi)的信息傳輸。目前，可以實(shí)現(xiàn)中紅外波段激光器的主要技術(shù)手段包括一類（type-Ⅰ）量子阱（QW）銻化鎵（GaSb）基的激光器及其形成的一類級(jí)聯(lián)量子阱激光器。此外還有目前在長(zhǎng)波紅外和太赫茲波段非常熱門的量子級(jí)聯(lián)激光器。本文重點(diǎn)介紹帶間級(jí)聯(lián)激光器。 遼寧定制QCL激光器報(bào)價(jià)中紅外QCL-TDLAS在氣體檢測(cè)中具有高靈敏度、高分辨率及快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。

    作為半導(dǎo)體激光技術(shù)發(fā)展的里程碑，量子級(jí)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(lái)越多的科研人員開始研究QCL在氣體檢測(cè)方面的應(yīng)用，使得它的優(yōu)勢(shì)和潛力被更多的認(rèn)識(shí)和挖掘。中遠(yuǎn)紅外量子級(jí)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(jí)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(guò)調(diào)節(jié)每層材料的厚度和子帶間距，從而調(diào)節(jié)波長(zhǎng)；其次是級(jí)聯(lián)含義，它的有源區(qū)由多級(jí)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(duì)的復(fù)合發(fā)射光子，這是普通激光器不具備的一個(gè)性能。

    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。

    痕量氣體檢測(cè)對(duì)于很多領(lǐng)域都有著非常重要的作用,比如大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)過(guò)程監(jiān)測(cè)、燃燒流場(chǎng)診斷、人體呼吸氣體檢測(cè)等等。而紅外光譜為分子的振動(dòng)躍遷光譜,因此在檢測(cè)技術(shù)中,“紅外激光光譜法”是目前受到較多關(guān)注的主流方法之一。不同于傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、非分散紅外光譜(NDIR)這些“紅外光譜”同門,紅外激光光譜配置的不是寬帶光源,而是高單色性的紅外激光。有著更高的光譜分辨率、可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)光程檢測(cè)、不需要額外分光部件,儀器能夠進(jìn)一步小型化等等優(yōu)點(diǎn)。按波段來(lái)分的話,紅外激光光譜法主要涉及近紅外和中紅外兩個(gè)波段。相對(duì)于近紅外,中紅外波段是氣體分子基帶吸收光譜區(qū),分子吸收線的強(qiáng)度比近紅外要大幾個(gè)量級(jí)。比如,CH4在3．3um處的吸收強(qiáng)度,是其在1．6um處的163倍,理論檢測(cè)下限可達(dá)0．9ppb/m。因此,它能夠?qū)崿F(xiàn)痕量氣體的超高靈敏探測(cè)。在一些濃度較低或?qū)`敏度要求較高的污染源排放的氣體監(jiān)測(cè)中,有很好的應(yīng)用。 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。云南國(guó)產(chǎn)QCL激光器

量子級(jí)聯(lián)激光器窄線寬，可以獲得氣體分子、原子光譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)，因此在氣體檢測(cè)分辨率要高于其他檢測(cè)方法。云南國(guó)產(chǎn)QCL激光器

    傳統(tǒng)的半導(dǎo)體激光器，工作原理都是依靠半導(dǎo)體材料中導(dǎo)帶的電子和價(jià)帶中的空穴復(fù)合而激發(fā)光子，其激射波長(zhǎng)由半導(dǎo)體材料的禁帶寬度所決定,由于受禁帶寬度的限制，使得半導(dǎo)體激光器難以發(fā)出中遠(yuǎn)紅外以及太赫茲波段的激光。自然界不多的對(duì)應(yīng)能出射中遠(yuǎn)紅外的半導(dǎo)體材料-鉛鹽系材料，其只能在低溫下工作(低于77K)，且輸出功率極低，為微瓦級(jí)別。為了使半導(dǎo)體激光器也能激射中遠(yuǎn)紅外以及太赫茲波段的光，科研人員跳出了基于半導(dǎo)體材料p-n結(jié)發(fā)光的理論，提出了量子級(jí)聯(lián)激光器的構(gòu)想。量子級(jí)聯(lián)激光器的工作原理為電子在半導(dǎo)體材料導(dǎo)帶的子帶間躍遷和聲子共振輔助隧穿從而產(chǎn)生光放大，其出射波長(zhǎng)由導(dǎo)帶的子帶間的能量差所決定，和半導(dǎo)體材料的禁帶寬度無(wú)關(guān)，因此可以通過(guò)設(shè)計(jì)量子阱層的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的控制。如圖1.(A)傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器其發(fā)光原理(B)QCL發(fā)光原理。 云南國(guó)產(chǎn)QCL激光器