中遠(yuǎn)紅外波段包含了兩個(gè)重要的大氣窗口3-5μm和8-13μm波段,很多氣體的特征吸收峰都在這個(gè)波段,如NO、CO、CO2、NH3、SO2、SO3等,還有一些人體疾病如糖尿病、、胸、肺、精神疾病等特征氣體的吸收譜線也處于此波段,如圖4。不同氣體的特征吸收峰基于QCL的檢測(cè)系統(tǒng),具有體積小、檢測(cè)速度快、精確度高等特點(diǎn),可以廣泛的應(yīng)用在環(huán)境檢測(cè)、痕量氣體檢測(cè)、醫(yī)療診斷等方面,基于QCL的氣體檢測(cè)系統(tǒng)是QCL重要的應(yīng)用之一,如氣體檢測(cè)系統(tǒng)如圖5。相比于傳統(tǒng)的氣體檢測(cè)技術(shù)(電化學(xué)檢測(cè)、氣相色譜分析、紅外LED),量子級(jí)聯(lián)激光器在氣體檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)如下:1、量子級(jí)聯(lián)激光器具有很窄的光譜線寬,可以獲得氣體分子、原子光譜線中精細(xì)結(jié)構(gòu),因此基于量子級(jí)聯(lián)激光器的氣體檢測(cè)系統(tǒng)分辨率要遠(yuǎn)高于其他光譜檢測(cè)方法,而且系統(tǒng)中不需要分光器件,可以通過(guò)調(diào)諧QCL的波長(zhǎng),就可在光電探測(cè)器中直接得到其吸收光譜。2、QCL的光束質(zhì)量好,其出射光的發(fā)散角小,可以利用光的反射來(lái)設(shè)計(jì)光學(xué)長(zhǎng)程池從而增加系統(tǒng)的吸收光程,進(jìn)而就可以提高系統(tǒng)的靈敏度,這對(duì)于低濃度的氣體檢測(cè)十分有效。 QCL有著非常重要的用途,高精度痕量氣體傳感、自由空間光通信、定向紅外干擾等。青海二氧化碳QCL激光器型號(hào)
中紅外溫室氣體激光器在環(huán)境監(jiān)測(cè)和氣候變化研究中正發(fā)揮著越來(lái)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(chǎng)對(duì)高效、精確的氣體檢測(cè)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(shì),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(cè)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(cè)、工業(yè)排放評(píng)估以及城市空氣質(zhì)量檢測(cè)等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。各國(guó)和企業(yè)逐步加強(qiáng)對(duì)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(cè)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(lái),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(shì)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(chǎng)景中發(fā)揮作用,滿足市場(chǎng)對(duì)靈活性和便攜性的需求,甚至可以應(yīng)用于野外勘測(cè)和移動(dòng)監(jiān)測(cè)等場(chǎng)合。 云南N2OQCL激光器公司TDLAS利用半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧特性,可獲得待測(cè)氣體特征吸收峰的吸收光譜,對(duì)氣體定量的分析。
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(zhǎng)選擇機(jī)制為藍(lán)色,鍍膜面為橙色,輸出光束為紅色。1.**簡(jiǎn)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(shí)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(guò)**大范圍的溫度調(diào)諧,DFB-QCL還可以提供有限的波長(zhǎng)調(diào)諧(通過(guò)緩慢的溫度調(diào)諧獲得10~20cm-1的調(diào)諧范圍,或者通過(guò)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(lái),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(gè)增益帶寬上(數(shù)百cm-1)提供快調(diào)諧(速度超過(guò)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。
當(dāng)紅外輻射的能量與氣體分子振動(dòng)躍遷所需的能量相匹配時(shí),氣體分子會(huì)吸收特定波長(zhǎng)的紅外光,導(dǎo)致透過(guò)光的強(qiáng)度減弱,從而形成特征吸收峰。輻射光子的能量與分子振動(dòng)躍遷的能量差相等。l分子振動(dòng)伴隨偶極矩的變化(紅外活性)。分子在紅外光譜中表現(xiàn)出基頻、倍頻和組合頻吸收峰。l每種氣體分子具有獨(dú)特的紅外吸收譜帶,這種特征吸收峰可以用來(lái)識(shí)別氣體種類。絕大多數(shù)氣態(tài)化學(xué)物質(zhì)在中紅外光譜區(qū)(≈2-25μm)都顯示出基本的振動(dòng)吸收帶,這些基本帶對(duì)光的吸收提供了一種幾乎通用的檢測(cè)手段。光學(xué)技術(shù)的主要特征是對(duì)痕量氣體的非侵入式原位檢測(cè)能力。目前中紅外激光在定量痕量氣體檢測(cè)中的應(yīng)用必將代替近紅外成為下一代高精度的選擇。進(jìn)入21世紀(jì)全球環(huán)境問(wèn)題日益突出,各國(guó)都在在努力減少溫室氣體排放。二氧化碳(CO2)通常被稱為溫室氣體,但其他使全球環(huán)境惡化的氣體還包括二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)。此外,在氣體泄漏檢測(cè)和性氣體的集中監(jiān)控是預(yù)防災(zāi)難中激光法可以采取有效報(bào)警措施從而可以避免風(fēng)險(xiǎn)于災(zāi)難之前。激光吸收光譜法是檢測(cè)微量氣體的方法之一。它使用分布式反饋激光二極管(DFB-LD)檢測(cè)某種氣體,該二極管具有特定于該氣體的光吸收波長(zhǎng)。 可調(diào)諧激光器的廣波長(zhǎng)調(diào)諧能力和高精度控制特性,使其在多個(gè)領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。
TDLAS技術(shù)具有高靈敏度、高光譜分辨率、快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于氣體的痕量探測(cè)。利用氣體吸收譜線隨溫度、氣壓等因素變化的特性,該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體體系溫度、濃度、速度和流量等參數(shù)的測(cè)量。無(wú)干擾、低價(jià)、可小型化等是TDLAS技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)。我們致力于發(fā)展高速(微秒級(jí))、高靈敏(ppb級(jí))、可攜帶式的基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的氣體測(cè)量技術(shù)方法,拓展在航空航天、石油化工和燃燒等領(lǐng)域的應(yīng)用。調(diào)諧二極管激光吸收光譜(TDLAS)是激光氣體分析儀**常用的技術(shù)之一。其工作原理如下:激光光源:使用調(diào)諧半導(dǎo)體激光器作為光源,能夠在特定的窄波段范圍內(nèi)快速調(diào)諧激光波長(zhǎng),精確匹配待測(cè)氣體的吸收峰。氣體吸收過(guò)程:激光器發(fā)射的窄帶單色激光穿過(guò)待測(cè)氣體樣品。由于特定氣體分子在特定波長(zhǎng)處具有吸收峰,部分激光能量被吸收,導(dǎo)致光強(qiáng)度減弱。探測(cè)器測(cè)量:激光通過(guò)氣體后,剩余的激光光強(qiáng)被探測(cè)器接收。探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),測(cè)量激光強(qiáng)度的衰減。信號(hào)處理與濃度計(jì)算:分析儀通過(guò)計(jì)算吸收光譜的強(qiáng)度和形狀,使用朗伯-比爾定律(Beer-LambertLaw)來(lái)推導(dǎo)出氣體的濃度。TDLAS技術(shù)的高分辨率和高靈敏度使其能夠準(zhǔn)確檢測(cè)低濃度的氣體。 DFB激光器能避免其他背景氣體的交叉干擾,使檢測(cè)系統(tǒng)具有較好的測(cè)量精度。青海二氧化碳QCL激光器型號(hào)
在工業(yè)污染分析中,QCL的快速響應(yīng)和高靈敏度使其能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)煙塵顆粒的組成和濃度。青海二氧化碳QCL激光器型號(hào)
在工業(yè)檢測(cè)方面,量子級(jí)聯(lián)激光器以其小型化和集成化的設(shè)計(jì),完美適應(yīng)了現(xiàn)代工業(yè)的需求。它能夠以更低的能耗和更小的體積完成復(fù)雜的檢測(cè)任務(wù)。這對(duì)于降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本,提高生產(chǎn)效率,具有重要的推動(dòng)作用。許多企業(yè)通過(guò)引入量子級(jí)聯(lián)激光器技術(shù),成功減少了設(shè)備占用空間,并提升了生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度。綜合來(lái)看,量子級(jí)聯(lián)激光器憑借其高效、靈活和經(jīng)濟(jì)的特性,正逐步改變各行各業(yè)的技術(shù)格局。無(wú)論是在環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療成像還是工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域,量子級(jí)聯(lián)激光器都為客戶提供了切實(shí)可行的解決方案,幫助企業(yè)提高效率、降低成本,從而在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)環(huán)境中脫穎而出。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,量子級(jí)聯(lián)激光器的未來(lái)將更加光明,值得行業(yè)內(nèi)外的共同關(guān)注。 青海二氧化碳QCL激光器型號(hào)