近年來(lái),激光技術(shù)的快速發(fā)展為各行業(yè)帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇。作為激光領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破,量子級(jí)聯(lián)激光驅(qū)動(dòng)器的問世,將為用戶解決一系列實(shí)際問題,推動(dòng)高科技產(chǎn)品的創(chuàng)新與應(yīng)用。量子級(jí)聯(lián)激光驅(qū)動(dòng)器是一種新型激光器,能夠在更的波長(zhǎng)范圍內(nèi)輸出高效激光,相比傳統(tǒng)激光器,其能量轉(zhuǎn)換效率更高,體積更小,且具備更強(qiáng)的穩(wěn)定性。這些優(yōu)勢(shì)使得量子級(jí)聯(lián)激光驅(qū)動(dòng)器在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的前景。首先,在通信領(lǐng)域,量子級(jí)聯(lián)激光驅(qū)動(dòng)器能夠有效提升數(shù)據(jù)傳輸速率和可靠性。隨著5G和未來(lái)6G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笕找嬖黾?。量子?jí)聯(lián)激光驅(qū)動(dòng)器的高頻率輸出能力,為光纖通信提供了強(qiáng)有力的支持,幫助運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)更低延遲和更高帶寬的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。其次,在醫(yī)療領(lǐng)域,量子級(jí)聯(lián)激光驅(qū)動(dòng)器的高精度激光輸出使得其在醫(yī)療成像和中具有重要應(yīng)用潛力。通過高分辨率成像,醫(yī)生能夠更有效地進(jìn)行疾病的早期診斷,尤其是在檢測(cè)和眼科方面,量子級(jí)聯(lián)激光驅(qū)動(dòng)器為患者帶來(lái)了更精細(xì)的方案,極大提升了效果。 在大氣污染監(jiān)控中,QCL能夠準(zhǔn)確檢測(cè)大氣中的微量成分,為環(huán)境保護(hù)提供有力支持。貴州新型QCL激光器報(bào)價(jià)
量子級(jí)聯(lián)激光器是基于多個(gè)量子阱異質(zhì)結(jié)中掩埋次能級(jí)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(zhǎng)方法得到的。QCL激光器的輸出波長(zhǎng)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(jí)。由于QCL輸出波長(zhǎng)不受帶隙寬度的限制,因而能夠被制成在中紅外波長(zhǎng)區(qū)較寬范圍里輸出。QCL的輸出波長(zhǎng)區(qū)可以從μm到60μm,激光輸出功率可以達(dá)到幾個(gè)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(cè),但由于脈沖激光固有特點(diǎn)使其線寬相對(duì)較寬。雖然單模連續(xù)輸出DFB-QCL已早有報(bào)道,但到目前為止,還沒有痕量氣體檢測(cè)的報(bào)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(gè)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)。 廣東氧化亞氮QCL激光器批發(fā)中紅外QCL-TDLAS激光氣體檢測(cè)技術(shù)有 ppb 級(jí)超高靈敏度、超大檢測(cè)范圍、高選擇性、實(shí)用性強(qiáng),易于維護(hù)等優(yōu)勢(shì)。
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)過程,電子從高能級(jí)跳躍到低能級(jí)過程中,不但沒有損失,還可以注入到下一個(gè)過程再次發(fā)光。這個(gè)級(jí)聯(lián)過程使這些電子"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。
相比較與其它激光器,量子級(jí)聯(lián)激光器的優(yōu)點(diǎn)如下:1)中遠(yuǎn)紅外和太赫茲波段出射;在QCL發(fā)明之前,半導(dǎo)體激光器的發(fā)射波長(zhǎng)主要在可見光和近紅外波段,當(dāng)我們需要使用中遠(yuǎn)紅外和太赫茲波段的激光時(shí),半導(dǎo)體激光器對(duì)此則有些無(wú)能為力,不同體系激光器激射波長(zhǎng)范圍如圖3。QCL的發(fā)明,使得半導(dǎo)體激光器也能激射出中遠(yuǎn)紅外和太赫茲波段的激光。如圖3.不同激光器發(fā)光范圍[15]2)寬波長(zhǎng)范圍;QCL激射波長(zhǎng)取決于子帶間能量差,可以通過設(shè)計(jì)量子阱層厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)控制,所以量子級(jí)聯(lián)激光器的激射波長(zhǎng)范圍極寬(約3-250μm),并且可以根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)特定波長(zhǎng)的激光輸出。3)體積??;QCL相比其它激光器如:一氧化碳激光器(激射波長(zhǎng)為4-5μm)和二氧化碳激光器(激射波長(zhǎng)為μm),具有體積小、重量輕的特點(diǎn),其攜帶方便,便于系統(tǒng)化和集成化。4)單極型結(jié)構(gòu);傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體激光器為雙極型,其出光原理依靠的是p-n結(jié)中導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴復(fù)合所產(chǎn)生的受激輻射,而QCL全程只有電子參與,空穴并未參與輻射發(fā)光過程,所以量子級(jí)聯(lián)激光器為單極型激光器,且其出射的激光具有很好的單向偏振性。5)高的電子利用效率;因?yàn)镼CL所獨(dú)特的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu),電子在參與完子帶間躍遷發(fā)光后,并沒有湮滅。 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(cè)量和遙測(cè)等的特有優(yōu)勢(shì)。
可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy)技術(shù)主要是利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的窄線寬和波長(zhǎng)隨注入電流改變的特性實(shí)現(xiàn)對(duì)分子的單個(gè)或幾個(gè)距離很近很難分辨的吸收線進(jìn)行測(cè)量。TDLAS通常是用單一窄帶的激光頻率掃描一條**的氣體吸收線。為了實(shí)現(xiàn)比較高的選擇性,分析一般在低壓下進(jìn)行,這時(shí)吸收線不會(huì)因?yàn)閴毫Χ訉?。這種測(cè)量方法是Hinkley和Reid提出的,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為了非常靈敏和常用的大氣中痕量氣體的監(jiān)測(cè)技術(shù)。具有高靈敏度、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、多組分同時(shí)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。由于半導(dǎo)體激光器的高單色性,可以利用待測(cè)氣體分子的一條孤立的吸收譜線進(jìn)行測(cè)量,避免了不同分子光譜的交叉干擾,從而準(zhǔn)確的鑒別出待測(cè)氣體。可調(diào)諧紅外激光光譜技術(shù)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??烧{(diào)諧半導(dǎo)體激光器,目前常用于TDLAS技術(shù)的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器包括:法珀(Fabry-Perot)激光器、分布反饋式(DistributedFeedback)半導(dǎo)體激光器、分布布喇格反射(DistributedBraggreflector)激光器、垂直腔表面發(fā)射(Vertical-cavitysurface-emitting)激光器和外腔調(diào)諧半導(dǎo)體激光器。 TDLAS利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的窄線寬和波長(zhǎng)隨注入電流變化,對(duì)分子的單個(gè)或幾個(gè)相近的吸收線進(jìn)行測(cè)量。遼寧N2OQCL激光器批發(fā)
DFB激光器由于具有良好的單色性,窄線寬特性和頻率調(diào)諧特性。貴州新型QCL激光器報(bào)價(jià)
閾值電流密度較低帶間躍遷和子帶間躍遷示意圖常規(guī)半導(dǎo)體激光器是雙極性器件,導(dǎo)帶中的電子與價(jià)帶中的空穴復(fù)合生成光子,而量子級(jí)聯(lián)激光器是單極性器件,只靠導(dǎo)帶中子帶間電子的躍遷產(chǎn)生光子,如圖4所示,電子躍遷的始態(tài)與終態(tài)的曲線的曲率相同,這樣形成的增益譜很窄而且對(duì)稱,是量子級(jí)聯(lián)激光器能夠低閾值工作的一個(gè)原因。當(dāng)然,QCL的閾值電流密度也與有源區(qū)設(shè)計(jì),材料生長(zhǎng)以及器件結(jié)構(gòu)有關(guān)。尺寸較小圖5量子級(jí)聯(lián)激光器實(shí)物圖量子級(jí)聯(lián)激光器的尺寸較小,如圖5所示,量子級(jí)聯(lián)激光器管芯的長(zhǎng)度一般為3mm,隨著激光器性能提高,可以將其封裝在方盒內(nèi),從而方便地移動(dòng)和操作。量子級(jí)聯(lián)激光器的工作溫度、輸出性能和波長(zhǎng)覆蓋范圍在過去的20年取得了迅猛發(fā)展。其中,有兩個(gè)里程碑,一個(gè)是1997年室溫工作的分布反饋量子級(jí)聯(lián)激光器(DFB-QCL)的研制成功,實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)為μm和8μm的DFB-QCL的室溫工作,其中μm的激光器300K時(shí)峰值功率為60mW;另一個(gè)是2002年實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)為μm量子級(jí)聯(lián)激光器的室溫連續(xù)工作,器件在292K時(shí)輸出功率為17mW,比較高連續(xù)工作溫度為321K。 貴州新型QCL激光器報(bào)價(jià)