痕量氣體檢測對于很多領(lǐng)域都有著非常重要的作用,比如大氣環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)過程監(jiān)測、燃燒流場診斷、人體呼吸氣體檢測等等。而紅外光譜為分子的振動(dòng)躍遷光譜,因此在檢測技術(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)長光程檢測、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。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。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)測中,有很好的應(yīng)用。 QCL在高靈敏檢測方面具備天然的優(yōu)勢,可能成為呼吸氣體分析技術(shù)領(lǐng)域瓶頸的可靠解決方案。江蘇氨QCL激光器供應(yīng)商
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(dòng)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(shí)提供數(shù)據(jù),使得相關(guān)部門能夠及時(shí)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(shí)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(dòng)監(jiān)測等場合。 海南COQCL激光器報(bào)價(jià)中紅外QCL-TDLAS激光氣體檢測技術(shù)有 ppb 級超高靈敏度、超大檢測范圍、高選擇性、實(shí)用性強(qiáng),易于維護(hù)等優(yōu)勢。
除了氣體檢測外,帶間級聯(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聯(lián)量子阱激光器。此外還有目前在長波紅外和太赫茲波段非常熱門的量子級聯(lián)激光器。本文重點(diǎn)介紹帶間級聯(lián)激光器。
2002年之后,帶間級聯(lián)激光器在美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)取得了更加快速的發(fā)展,在低閾值電流、高工作溫度以及長波長等方向上都取得了矚目的成果。其中**重要的是2005年,研究人員制作出的單縱模分布反饋式激光器(DFB)可以實(shí)現(xiàn)甲烷氣體的檢測。并于2007年交付美國國家航空航天局(NASA)的好奇號(hào)進(jìn)行火星的甲烷探測。2008年,美國海軍實(shí)驗(yàn)室(NRL)經(jīng)過多年優(yōu)化和發(fā)展,終于實(shí)現(xiàn)了里程碑式的***臺(tái)室溫連續(xù)激射的帶間級聯(lián)激光器,連續(xù)波**高工作溫度可達(dá)319K,激射波長為μm。2011年,美國海軍實(shí)驗(yàn)室在材料設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,又進(jìn)一步提出了“載流子再平衡”的概念,解決了有源區(qū)中電子和空穴的數(shù)量不均等問題,通過改變電子注入?yún)^(qū)中的摻雜濃度,平衡有源區(qū)中過高的空穴濃度。之后,德國伍茲堡大學(xué)在“載流子再平衡”的基礎(chǔ)上,提出了短注入?yún)^(qū)的設(shè)計(jì)。2014年,美國海軍實(shí)驗(yàn)室通過增加有源級聯(lián)區(qū)的周期數(shù)及分別限制層的厚度,進(jìn)一步提高了帶間級聯(lián)激光器的器件指標(biāo),其室溫連續(xù)輸出功率達(dá)592mW,輸出特性以及輸出波長如圖3和4所示。這也是目前帶間級聯(lián)激光器輸出功率的**高指標(biāo),并在2015年成功制作級聯(lián)數(shù)為10的帶間級聯(lián)激光器。 在大氣污染監(jiān)控中,QCL能夠準(zhǔn)確檢測大氣中的微量成分,為環(huán)境保護(hù)提供有力支持。
TDLAS(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy)技術(shù)利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的特性,通過調(diào)制激光器的波長,使其掃描被測氣體分子的吸收峰,從而實(shí)現(xiàn)對氣體分子濃度的測量。該技術(shù)通過紅外吸收來測量激光通過被測氣體時(shí)被吸收的數(shù)量,具有高精度和無接觸的特點(diǎn)。調(diào)諧半導(dǎo)體吸收光譜(TDLAS)技術(shù)是激光吸收光譜(LAS)技術(shù)的一種。根據(jù)激光器的不同驅(qū)動(dòng)形式,激光吸收光譜(LAS)技術(shù)可以分為:直接吸收法和調(diào)制吸收法。這兩種技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn):直接吸收法:需要鎖定激光器驅(qū)動(dòng)電流,不需加載2f諧波信號(hào),結(jié)構(gòu)簡單,成本低,但容易受干擾,尤其是低頻干擾,所以靈敏度相對低些。調(diào)制吸收法:需要給到激光器鋸齒波驅(qū)動(dòng)電流信號(hào),同時(shí)需要加載2f諧波信號(hào)到驅(qū)動(dòng)電流上,結(jié)構(gòu)會(huì)相對復(fù)雜一些,成本要比直接吸收法高一些,但是靈敏度高,能夠避開低頻干擾。其中又進(jìn)一步分為波長調(diào)制類和頻率調(diào)制類,波長調(diào)制類需要更大的調(diào)諧范圍,頻率調(diào)制類需要很高的掃描頻率和調(diào)制頻率,技術(shù)復(fù)雜,靈敏度更高。 可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS)是一種 具有高分辨率、高靈敏度、快速檢測特點(diǎn)的氣體檢測 技術(shù)。山東制造QCL激光器價(jià)格
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量和遙測等的特有優(yōu)勢。江蘇氨QCL激光器供應(yīng)商
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(shí)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(gè)性能。 江蘇氨QCL激光器供應(yīng)商