山東H2OQCL激光器定制

    作為半導體激光技術發展的里程碑，量子級聯激光器（QCL）使中遠紅外波段高可靠、高功率和高特征溫度半導體激光器的實現成為可能，為氣體分析等中紅外應用提供了新型光源，因此QCL日益受到關注。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用，使得它的優勢和潛力被更多的認識和挖掘。中遠紅外量子級聯激光器（QCL）眾所周知，QCL屬于新一代半導體激光器，它的特性不同于傳統半導體激光器。用中科院半導體所劉峰奇研究員的“兩層含義”解釋，應該更加形象。首先是量子含義，是指激光器由納米級厚度的半導體異質結超薄層構成，利用量子限制效應，通過調節每層材料的厚度和子帶間距，從而調節波長；其次是級聯含義，它的有源區由多級耦合量子阱串接組成，可實現單電子注入的倍增光子輸出，可望獲得大功率，而普通的半導體激光器是利用電子空穴對的復合發射光子，這是普通激光器不具備的一個性能。 可調諧激光器的廣波長調諧能力和高精度控制特性，使其在多個領域具有巨大的應用潛力。山東H2OQCL激光器定制

    量子級聯激光器（QuantumCascadeLaser）是一種能夠發射光譜在中紅外和遠紅外頻段激光的半導體激光器。它是由貝爾實驗室于1994年率先實現。隨著量子級聯激光器技術的日趨成熟，它開始被較多地應用于科學和工程研究。由于其明顯優勢，在氣體檢測領域得到了迅速推廣。基于量子級聯激光器的紅外光譜氣體檢測技術具有靈敏度高、檢測速度快等優點，特別是在高精度光譜檢測方面所具有的明顯優勢，使其成為研究和應用的熱點。量子級聯激光器（QuantumcascadeLaser，QCL）是基于半導體耦合量子阱子帶（一般為導帶）間的電子躍遷所產生的一種單極性光源。量子（quantum）指的是通過調整有源區量子阱的厚度可以改變子帶的能級間距，實現對波長的“裁剪”，另外也指器件的尺寸較小。級聯（cascade）的意思是有源區中上一組成部分的輸出是下一部分的輸入，一級接一級串聯在一起。激光器（Laser）是指產生特定波長的光源。量子級聯激光器的波長可以覆蓋在、通信、氣體檢測等領域極具應用價值的中遠紅外波段。 安徽氣體檢測QCL激光器定制0.76~25μm 為近紅外，25~30μm 為中紅外，30~1000 μm為遠紅外。

    TDLAS能實現"原位、連續、實時測量"，環境適應力強，易于設備的小型化。因此可以掙脫實驗室的束縛，在產業應用中大展拳腳。比如大氣環境在線監測、發動機效率檢測、汽車尾氣測量、工業過程氣體實時監測等等。TDLAS利用半導體激光器的波長調諧特性，可獲得被選定的待測氣體特征吸收峰的吸收光譜，從而對氣體定性或者定量的分析。每種氣體分子的吸收峰受其他氣體吸收干擾很小，所以也稱之為"分子的指紋峰"TDLAS技術簡單來說就是這些氣體"分子指紋"的識別系統，具有很強的選擇性。此外，TDLAS的檢測靈敏度也是較高的，不過檢出限能達到怎樣的量級，就和所用光源有著很大的關系。常見的污染氣體的"指紋峰"主要集中在4μm-10μm，基本是中紅外的天下，所以，作為中紅外激光光源的QCL，則可展現性能優勢。再加之高輸出功率，檢出限可達到ppb，甚至ppt級別。這比傳統的近紅外光源所能達到的水平，整整高出了3~6個量級。

    復雜生態環境溫室氣體不同空間、時間尺度的濃度監測是了解溫室氣體源與匯的基礎。目前適應生態環境溫室氣體長期連續監測的技術手段仍有待研究。可調諧半導體激光吸收光譜(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy,TDLAS)是一種非侵入式光譜測量技術,具有高選擇、高靈敏度、高分辨等特點,與目前新興的中紅外量子級聯激光器(QuantumCascadeLaser,QCL)相結合,可實現分子"基頻"吸收光譜測量,進一步提高檢測靈敏度,達到溫室氣體區域環境監測需求。激光氣體分析利用激光光譜技術，通過氣體對特定波長激光的吸收特性來檢測氣體濃度。適用于檢測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、快速響應和非接觸式檢測的特點，激光氣體分析儀在工業過程控制、環境監測、安全與泄漏檢測、醫療與生命科學以及科研實驗室等多個領域中得到了廣泛應用。 QCL的光束質量好，可以利用光的反射來設計光學長程池從而增加系統的吸收光程，提高系統的靈敏度。

    1994年4月，貝爾實驗室在《科學》上報道了***個子帶間量子級聯激光器。帶間級聯和量子級聯激光器的研究都源于早期對于半導體超晶格的研究以及通過子帶間躍遷實現激光器的探索。在帶間級聯激光器提出的2～3年內，空穴注入區就已經提出并加入到了帶間級聯激光器的結構中。同時，W型二類量子阱的概念也被提出，并取代了原先的單邊型的二類量子阱。空穴注入區和W型有源區的設計直到***也一直被采用。1997年，由休斯頓大學和桑迪亞國家實驗室合作完成的***臺可達170K低溫工作的帶間級聯激光器被報道出來，此后，對于二類量子阱的研究也取得了一定進展，而帶間級聯激光器也在1998～2000年工作溫度逐漸提升至250～286K，微分量子效率超過了傳統極限的100%，從而證實了級聯過程。里程碑式的突破是在2002年，研究人員Yang等實現了***臺室溫脈沖激射的帶間級聯激光器，由18個周期構成。 紅外氣體傳感器是通過測量被測氣體在特定的紅外波段吸收了多少光的能量來計算濃度的。湖北氣體檢測QCL激光器供應商

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    相比較與其它激光器，量子級聯激光器的優點如下：1)中遠紅外和太赫茲波段出射；在QCL發明之前，半導體激光器的發射波長主要在可見光和近紅外波段，當我們需要使用中遠紅外和太赫茲波段的激光時，半導體激光器對此則有些無能為力，不同體系激光器激射波長范圍如圖3。QCL的發明，使得半導體激光器也能激射出中遠紅外和太赫茲波段的激光。如圖3.不同激光器發光范圍[15]2)寬波長范圍；QCL激射波長取決于子帶間能量差，可以通過設計量子阱層厚度來實現波長控制，所以量子級聯激光器的激射波長范圍極寬（約3-250μm），并且可以根據實際需求設計特定波長的激光輸出。3)體積小；QCL相比其它激光器如：一氧化碳激光器（激射波長為4-5μm）和二氧化碳激光器（激射波長為μm），具有體積小、重量輕的特點，其攜帶方便，便于系統化和集成化。4)單極型結構；傳統結構半導體激光器為雙極型，其出光原理依靠的是p-n結中導帶電子和價帶空穴復合所產生的受激輻射，而QCL全程只有電子參與，空穴并未參與輻射發光過程，所以量子級聯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；因為QCL所獨特的級聯結構，電子在參與完子帶間躍遷發光后，并沒有湮滅。 山東H2OQCL激光器定制