海南NOQCL激光器公司

    量子級(jí)聯(lián)激光器（QuantumCascadeLaser）是一種能夠發(fā)射光譜在中紅外和遠(yuǎn)紅外頻段激光的半導(dǎo)體激光器。它是由貝爾實(shí)驗(yàn)室于1994年率先實(shí)現(xiàn)。隨著量子級(jí)聯(lián)激光器技術(shù)的日趨成熟，它開(kāi)始被較多地應(yīng)用于科學(xué)和工程研究。由于其明顯優(yōu)勢(shì)，在氣體檢測(cè)領(lǐng)域得到了迅速推廣?；诹孔蛹?jí)聯(lián)激光器的紅外光譜氣體檢測(cè)技術(shù)具有靈敏度高、檢測(cè)速度快等優(yōu)點(diǎn)，特別是在高精度光譜檢測(cè)方面所具有的明顯優(yōu)勢(shì)，使其成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。量子級(jí)聯(lián)激光器（QuantumcascadeLaser，QCL）是基于半導(dǎo)體耦合量子阱子帶（一般為導(dǎo)帶）間的電子躍遷所產(chǎn)生的一種單極性光源。量子（quantum）指的是通過(guò)調(diào)整有源區(qū)量子阱的厚度可以改變子帶的能級(jí)間距，實(shí)現(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)的“裁剪”，另外也指器件的尺寸較小。級(jí)聯(lián)（cascade）的意思是有源區(qū)中上一組成部分的輸出是下一部分的輸入，一級(jí)接一級(jí)串聯(lián)在一起。激光器（Laser）是指產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的光源。量子級(jí)聯(lián)激光器的波長(zhǎng)可以覆蓋在、通信、氣體檢測(cè)等領(lǐng)域極具應(yīng)用價(jià)值的中遠(yuǎn)紅外波段。 在材料科學(xué)領(lǐng)域，可調(diào)諧激光器可以用于精確控制材料的加工和改性過(guò)程。海南NOQCL激光器公司

    紅外光譜檢測(cè)方法主要有使用寬帶光源的傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和非分散紅外光譜（NDIR）技術(shù)，以及紅外激光光譜技術(shù)。與使用寬帶光源的FTIR和NDIR相比，紅外激光光譜由于采用高單色性的紅外激光作為光源，具有更高的光譜分辨率，不需要使用額外的分光部件，易于實(shí)現(xiàn)儀器的小型化。另外，高功率密度激光光源更方便實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)光程檢測(cè)。紅外激光光譜學(xué)依據(jù)波段分為近紅外光譜和中紅外光譜。近紅外波段工作在－μm的近紅外區(qū)，相應(yīng)于某些分子的“泛頻”譜帶。分子在這些譜帶的吸收系數(shù)比中紅外的基頻吸收要弱得多，一般要低2－3數(shù)量級(jí)。盡管如此，由III－V族化合物制成的半導(dǎo)體激光由于在通信和電子工業(yè)元件方面的廣泛應(yīng)用，其價(jià)格相對(duì)便宜，質(zhì)量、性能和輸出功率都相當(dāng)優(yōu)越，且在接近室溫工作，使其在一些濃度較高或?qū)`敏度要求較低的污染源排放的氣體監(jiān)測(cè)中得到了很好的應(yīng)用，足以達(dá)到ppm的檢測(cè)水平，甚至到達(dá)ppb的水平，接近中紅外光譜系統(tǒng)檢測(cè)靈敏度的1－10％。 定制QCL激光器加工可調(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(cè)特點(diǎn)的氣體檢測(cè) 技術(shù)。

    在當(dāng)今高科技迅猛發(fā)展的時(shí)代，量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL激光器）憑借其性能，越來(lái)越受到氣體檢測(cè)領(lǐng)域的關(guān)注。作為一種高靈敏度的激光器，QCL激光器能夠在極低濃度的氣體環(huán)境下進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，為環(huán)境監(jiān)測(cè)和工業(yè)應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)支持。這一特性使得QCL激光器成為氣體分析的工具，尤其在安全監(jiān)測(cè)和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，其應(yīng)用價(jià)值不可小覷。QCL激光器的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于其強(qiáng)大的選擇性。與其他類型的激光器相比，QCL激光器能夠有效地區(qū)分不同氣體分子的吸收特性。這意味著在復(fù)雜的氣體混合環(huán)境中，QCL激光器能夠精確識(shí)別特定氣體的存在，從而減少誤報(bào)的可能性，極大地提高了檢測(cè)的可靠性和準(zhǔn)確性。這種選擇性不僅提升了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)也為客戶帶來(lái)了更高的滿意度。

    帶間級(jí)聯(lián)激光器（ICL）是實(shí)現(xiàn)3～5μm波段中紅外激光器的重要前沿，其在半導(dǎo)體光電器件技術(shù)、氣體檢測(cè)、醫(yī)學(xué)醫(yī)療以及自由空間光通信等領(lǐng)域具有重要科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。近年來(lái)，半導(dǎo)體帶間級(jí)聯(lián)激光器的量子阱能帶理論設(shè)計(jì)方法和激光器制備**技術(shù)得到迅速提升。帶間級(jí)聯(lián)激光器是一種以?族體系為主，通過(guò)量子工程的能帶設(shè)計(jì)及其材料外延、工藝制作而成的可以工作于中紅外波段的激光器。由于結(jié)合了傳統(tǒng)的量子阱激光器較長(zhǎng)的上能級(jí)載流子復(fù)合壽命，以及量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL）通過(guò)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)較高內(nèi)量子效率的優(yōu)點(diǎn)，在中紅外波段具有較大的優(yōu)勢(shì)。研究背景中紅外波段包含了許多氣體分子的吸收峰，對(duì)于氣體分子而言，在中紅外波段的中心吸收截面一般比其在近紅外區(qū)的中心吸收截面高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，為了獲得更高的靈敏度和更低的檢測(cè)限，利用中紅外的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器吸收光譜技術(shù)（TDLAS）可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊或有毒氣體的檢測(cè)。常見(jiàn)的位于中紅外波段的氣體分子如圖1所示，諸如礦井氣體甲烷（CH4）分子吸收峰位于3260nm，一氧化碳（CO）分子吸收峰位于4610nm，二氧化碳（CO2）分子吸收峰位于4230nm，氯化氫（HCl）分子吸收峰位于3395nm，溴化氫（HBr）分子吸收峰位于4020nm。 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。

    激光器的發(fā)展里程碑如下：1960年發(fā)明的固態(tài)激光器和氣體激光器，1962年發(fā)明的雙極型半導(dǎo)體激光器和1994年發(fā)明的單極型量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL）是激光領(lǐng)域的三個(gè)重大變革性里程碑。量子級(jí)聯(lián)激光器的工作原理與通常的半導(dǎo)體激光器截然不同，它打破了傳統(tǒng)p-n結(jié)型半導(dǎo)體激光器的電子-空穴復(fù)合受激輻射機(jī)制，其發(fā)光波長(zhǎng)由半導(dǎo)體能隙來(lái)決定，填補(bǔ)了半導(dǎo)體中紅外激光器的空白。QCL受激輻射過(guò)程只有電子參與，其激射方案是利用在半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)薄層內(nèi)由量子限制效應(yīng)引起的分離電子態(tài)之間產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)單電子注入的多光子輸出，并且可以輕松得通過(guò)改變量子阱層的厚度來(lái)改變發(fā)光波長(zhǎng)。量子級(jí)聯(lián)激光器比其它激光器的優(yōu)勢(shì)在于它的級(jí)聯(lián)過(guò)程，電子從高能級(jí)跳躍到低能級(jí)過(guò)程中，不但沒(méi)有損失，還可以注入到下一個(gè)過(guò)程再次發(fā)光。這個(gè)級(jí)聯(lián)過(guò)程使這些電子"循環(huán)"起來(lái)，從而造就了一種令人驚嘆的激光器。因此，量子級(jí)聯(lián)激光器的發(fā)明被視為半導(dǎo)體激光理論的一次變革和里程碑。 激光氣體分析被用于各種氣體檢測(cè)研究。高精度和靈敏度使其成為研究氣體環(huán)境科學(xué)和物理化學(xué)性質(zhì)的理想設(shè)備。上海氧化亞氮QCL激光器公司

QCL在高靈敏檢測(cè)方面具備天然的優(yōu)勢(shì)，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。海南NOQCL激光器公司

    復(fù)雜生態(tài)環(huán)境溫室氣體不同空間、時(shí)間尺度的濃度監(jiān)測(cè)是了解溫室氣體源與匯的基礎(chǔ)。目前適應(yīng)生態(tài)環(huán)境溫室氣體長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段仍有待研究?？烧{(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy,TDLAS)是一種非侵入式光譜測(cè)量技術(shù),具有高選擇、高靈敏度、高分辨等特點(diǎn),與目前新興的中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器(QuantumCascadeLaser,QCL)相結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)分子"基頻"吸收光譜測(cè)量,進(jìn)一步提高檢測(cè)靈敏度,達(dá)到溫室氣體區(qū)域環(huán)境監(jiān)測(cè)需求。激光氣體分析利用激光光譜技術(shù)，通過(guò)氣體對(duì)特定波長(zhǎng)激光的吸收特性來(lái)檢測(cè)氣體濃度。適用于檢測(cè)具有特定吸收特性的氣體，如甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水蒸氣、氧化亞氮和氨氣。憑借其高精度、快速響應(yīng)和非接觸式檢測(cè)的特點(diǎn)，激光氣體分析儀在工業(yè)過(guò)程控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全與泄漏檢測(cè)、醫(yī)療與生命科學(xué)以及科研實(shí)驗(yàn)室等多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。 海南NOQCL激光器公司