河北HerriotQCL激光器批發(fā)

    紅外激光光譜學(xué)獨(dú)特的優(yōu)勢以及在許多領(lǐng)域有著潛在的重要應(yīng)用價值，是近年來非常熱門的研究領(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。(2)它是一種對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。由于這個特點(diǎn)，很容易就能將其改成同時測量多組分的儀器。(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，其時間分辨率可以在ms量級。應(yīng)用該技術(shù)的主要領(lǐng)域有：分子光譜研究、工業(yè)過程監(jiān)測控制、燃燒過程診斷分析、發(fā)動機(jī)效率和機(jī)動車尾氣測量、檢測、大氣中痕量污染氣體監(jiān)測等。因此，可調(diào)諧紅外激光光譜新方法及其環(huán)境污染時空分布監(jiān)測研究對國家可持續(xù)發(fā)展和解決環(huán)境領(lǐng)域中必不可少的監(jiān)測分析新方法與新技術(shù)有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價值。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：CH2O、CH4、CO2、NH3等；3、工業(yè)過程監(jiān)測控制：CO、CO2、H2O、NH3等；4、醫(yī)療診斷：NO、CO、CO2、CH4等；5、機(jī)動車尾氣測量：CO、CO2、NH3、NO等。 可調(diào)諧激光器的廣波長調(diào)諧能力和高精度控制特性，使其在多個領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。河北HerriotQCL激光器批發(fā)

    常見的溫室氣體光譜學(xué)檢測技術(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靈敏度較低。FTIR技術(shù)通過測量紅外光的干涉圖，并對干涉圖進(jìn)行傅立葉積分變換，從而獲得被測氣體紅外吸收光譜，能夠?qū)崿F(xiàn)多種組分同時監(jiān)測，適用于溫室氣體的本底、廓線和時空變化測量及其同位素探測，儀器系統(tǒng)較為復(fù)雜，價格比較昂貴。DOAS也是一種寬帶光譜檢測技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)多氣體組分探測，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)對氣體遙感探測的光譜技術(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)，通過追蹤分子的吸收光譜獲得特征參數(shù)的重要手段。

    波長覆蓋范圍寬量子級聯(lián)激光器從波長設(shè)計原理上與常規(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受限于材料自身的禁帶寬度，而QCL的激射波長是由導(dǎo)帶中子帶間的能級間距決定的，可以通過調(diào)節(jié)量子阱/壘層的厚度改變子帶間的能級間距，從而改變QCL的激射波長。從理論上講，QCL可以覆蓋中遠(yuǎn)紅外到THz波段。[2]單個激光器激射波長連續(xù)可調(diào)諧對于各種氣體的檢測，需要激光器的波長精確平滑地從一個波長調(diào)諧到另一個波長。對于特定氣體的檢測，波長更需要精確的調(diào)節(jié)以匹配其吸收線，也稱為分子“指紋”。另外，通過波長調(diào)節(jié)以匹配氣體的第二條吸收線，可以用來作為條吸收線是否正確的判斷標(biāo)準(zhǔn)。單個激光器的激射波長可以通過改變溫度和工作電流進(jìn)行調(diào)諧，已有技術(shù)通過改變激光器的工作溫度，得到波長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。 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空分辨觀測。 TDLAS利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的窄線寬和波長隨注入電流變化，對分子的單個或幾個相近的吸收線進(jìn)行測量。寧夏一氧化氮QCL激光器

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。河北HerriotQCL激光器批發(fā)

    量子級聯(lián)激光器是基于多個量子阱異質(zhì)結(jié)中掩埋次能級躍遷的單極半導(dǎo)體注入激光器，它們是通過能帶工程并通過分子束外延生長方法得到的。QCL激光器的輸出波長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。由于QCL輸出波長不受帶隙寬度的限制，因而能夠被制成在中紅外波長區(qū)較寬范圍里輸出。QCL的輸出波長區(qū)可以從μm到60μm，激光輸出功率可以達(dá)到幾個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，但由于脈沖激光固有特點(diǎn)使其線寬相對較寬。雖然單模連續(xù)輸出DFB－QCL已早有報道，但到目前為止，還沒有痕量氣體檢測的報道。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有效的補(bǔ)充。在中紅外光譜相干光輸出的參量過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)