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發(fā)布時(shí)間:2025-03-24
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(xiàn)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(xiàn)寬,可以獲得氣體分子、原子光譜線(xiàn)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激光器的基本結(jié)構(gòu)包括FP-QCL、DFB-QCL和ECqcL。青海半導(dǎo)體QCL激光器哪家好
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?xún)?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。 四川氣體檢測(cè)QCL激光器定制可調(diào)諧激光器以其獨(dú)特的波長(zhǎng)可調(diào)諧特性,成為了現(xiàn)代激光科技的重要支柱。
工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、化石燃料燃燒、機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放等人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的過(guò)量溫室氣體加劇了全球氣候變暖,研究和發(fā)展適用于不同空間、時(shí)間尺度的溫室氣體精確、快速、動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)是環(huán)境氣候研究的基礎(chǔ)和前提。基于光譜學(xué)原理的氣體檢測(cè)技術(shù),具有非接觸、快響應(yīng)、高靈敏、大范圍監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn),是目前溫室氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)的主流研究方向。針對(duì)當(dāng)前溫室氣體點(diǎn)源、面源、區(qū)域、全球等尺度下的監(jiān)測(cè)需求,綜合利用多種形式的光譜學(xué)測(cè)量手段,開(kāi)展地面探測(cè)、地基探測(cè)、機(jī)載探測(cè)和星載探測(cè)四種典型光學(xué)觀(guān)測(cè),獲取溫室氣體空間分布、季節(jié)變化和年變化的特征和趨勢(shì),這對(duì)理解區(qū)域碳排放、掌握源匯信息、研究環(huán)境氣候變化規(guī)律等具有重要意義。二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF6),其中后三種氣體造成溫室效應(yīng)的能力強(qiáng),但從對(duì)全球升溫的貢獻(xiàn)百分比來(lái)說(shuō),CO2、CH4和N2O三大主要溫室氣體所占的比例大,它們對(duì)全球變暖的總體貢獻(xiàn)占到77%,濃度也呈現(xiàn)出逐年升高的趨勢(shì)。
QCL激光器(量子級(jí)聯(lián)激光器)憑借其出色的性能和獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì),正在重新定義氣體檢測(cè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。它們以高靈敏度和質(zhì)量的選擇性,使得在復(fù)雜環(huán)境中對(duì)氣體成分的準(zhǔn)確識(shí)別成為可能。此外,QCL激光器的高性?xún)r(jià)比使得其在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力愈發(fā)明顯,成為眾多行業(yè)和應(yīng)用的優(yōu)先。隨著科技的不斷進(jìn)步,QCL激光器的創(chuàng)新能力也在不斷提升。我們相信,這種持續(xù)的技術(shù)革新將為客戶(hù)帶來(lái)更大的價(jià)值,幫助他們?cè)诟髯缘氖袌?chǎng)中脫穎而出。選擇QCL激光器,不僅是選擇了一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù),更是選擇了一條通向未來(lái)的道路。無(wú)論是在環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)過(guò)程控制,還是在醫(yī)療健康等領(lǐng)域,QCL激光器都展示了其巨大的潛力和應(yīng)用前景。通過(guò)深入的合作,我們希望能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,為社會(huì)的進(jìn)步貢獻(xiàn)一份力量。 DFB激光器由于具有良好的單色性,窄線(xiàn)寬特性和頻率調(diào)諧特性。
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(xiàn)的曲率相同,這樣形成的增益譜很窄而且對(duì)稱(chēng),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(guò)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。 基于 TDLAS 技術(shù)的無(wú)創(chuàng)檢測(cè)方法,且效果明顯。四川氣體檢測(cè)QCL激光器定制
0.76~25μm 為近紅外,25~30μm 為中紅外,30~1000 μm為遠(yuǎn)紅外。青海半導(dǎo)體QCL激光器哪家好
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(jiàn)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(guò)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)體積小;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(guò)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(méi)有湮滅。 青海半導(dǎo)體QCL激光器哪家好
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