山西氨QCL激光器加工

    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。 量子級聯激光器窄線寬，可以獲得氣體分子、原子光譜線精細結構，因此在氣體檢測分辨率要高于其他檢測方法。山西氨QCL激光器加工

    可調諧半導體激光吸收光譜（TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy）技術主要是利用可調諧半導體激光器的窄線寬和波長隨注入電流改變的特性實現對分子的單個或幾個距離很近很難分辨的吸收線進行測量。TDLAS通常是用單一窄帶的激光頻率掃描一條**的氣體吸收線。為了實現比較高的選擇性，分析一般在低壓下進行，這時吸收線不會因為壓力而加寬。這種測量方法是Hinkley和Reid提出的，現在已經發展成為了非常靈敏和常用的大氣中痕量氣體的監測技術。具有高靈敏度、實時、動態、多組分同時測量的優點。由于半導體激光器的高單色性，可以利用待測氣體分子的一條孤立的吸收譜線進行測量，避免了不同分子光譜的交叉干擾，從而準確的鑒別出待測氣體。可調諧紅外激光光譜技術獨特的優勢以及在許多領域有著潛在的重要應用價值，是近年來非常熱門的研究領域之一。可調諧半導體激光器，目前常用于TDLAS技術的可調諧半導體激光器包括：法珀（Fabry-Perot）激光器、分布反饋式(DistributedFeedback)半導體激光器、分布布喇格反射（DistributedBraggreflector）激光器、垂直腔表面發射（Vertical-cavitysurface-emitting）激光器和外腔調諧半導體激光器。 湖北新型QCL激光器QCL在高靈敏檢測方面具備天然的優勢，可能成為呼吸氣體分析技術領域瓶頸的可靠解決方案。

    傳統的半導體激光器，工作原理都是依靠半導體材料中導帶的電子和價帶中的空穴復合而激發光子，其激射波長由半導體材料的禁帶寬度所決定,由于受禁帶寬度的限制，使得半導體激光器難以發出中遠紅外以及太赫茲波段的激光。自然界不多的對應能出射中遠紅外的半導體材料-鉛鹽系材料，其只能在低溫下工作(低于77K)，且輸出功率極低，為微瓦級別。為了使半導體激光器也能激射中遠紅外以及太赫茲波段的光，科研人員跳出了基于半導體材料p-n結發光的理論，提出了量子級聯激光器的構想。量子級聯激光器的工作原理為電子在半導體材料導帶的子帶間躍遷和聲子共振輔助隧穿從而產生光放大，其出射波長由導帶的子帶間的能量差所決定，和半導體材料的禁帶寬度無關，因此可以通過設計量子阱層的厚度來實現波長的控制。如圖1.(A)傳統半導體激光器其發光原理(B)QCL發光原理。

    TDLAS（TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy）技術利用可調諧半導體激光器的特性，通過調制激光器的波長，使其掃描被測氣體分子的吸收峰，從而實現對氣體分子濃度的測量。該技術通過紅外吸收來測量激光通過被測氣體時被吸收的數量，具有高精度和無接觸的特點。調諧半導體吸收光譜（TDLAS）技術是激光吸收光譜（LAS）技術的一種。根據激光器的不同驅動形式，激光吸收光譜（LAS）技術可以分為：直接吸收法和調制吸收法。這兩種技術各有優缺點：直接吸收法：需要鎖定激光器驅動電流，不需加載2f諧波信號，結構簡單，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。調制吸收法：需要給到激光器鋸齒波驅動電流信號，同時需要加載2f諧波信號到驅動電流上，結構會相對復雜一些，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。其中又進一步分為波長調制類和頻率調制類，波長調制類需要更大的調諧范圍，頻率調制類需要很高的掃描頻率和調制頻率，技術復雜，靈敏度更高。 在環境監控,醫學應用等痕量氣體檢測中,要求QCL單縱模,寬調諧,高功率,低閾值,高光束質量的工作.

    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。 在大氣污染監控中，QCL能夠準確檢測大氣中的微量成分，為環境保護提供有力支持。青海水QCL激光器封裝

可調諧半導體激光器調制光譜技術具有非侵入式原位快速在線測量和遙測等的特有優勢。山西氨QCL激光器加工

    QCL激光器的基本結構包括FP-QCL（上圖）、DFB-QCL（中圖）和ECqcL（下圖）。增益介質顯示為灰色，波長選擇機制為藍色，鍍膜面為橙色，輸出光束為紅色。1.**簡單的結構是F-P腔激光器（FP-QCL）。在F-P結構中，切割面為激光提供反饋，有時也使用介質膜以優化輸出。2.第二種結構是在QC芯片上直接刻分布反饋光柵。這種結構（DFB-QCL）可以輸出較窄的光譜，但是輸出功率卻比FP-QCL結構低很多。通過**大范圍的溫度調諧，DFB-QCL還可以提供有限的波長調諧（通過緩慢的溫度調諧獲得10~20cm-1的調諧范圍，或者通過快速注進電流加熱調諧獲得2~3cm-1的范圍）。3.第三種結構是將QC芯片和外腔結合起來，形成ECqcL。這種結構既可以提供窄光譜輸出，又可以在QC芯片整個增益帶寬上（數百cm-1）提供快調諧（速度超過10ms）。由于ECqcL結構使用低損耗元件，因此它可在便攜式電池供電的條件下高效運作。 山西氨QCL激光器加工