基于可調諧二極管激光吸收光譜(TDLAS)技術的在線監測系統,以其高靈敏度、高分辨率及實時響應的優勢,在環境監測領域展現出了廣闊的應用前景。本研究首先解析了TDLAS技術的基本原理,明確了其在氨逃逸檢測中的獨特作用機制,進而設計了包含穩定系統架構與精細功能模塊劃分的氨逃逸在線監測系統。在系統實現階段,通過精心挑選的硬件組件與優化的軟件算法,確保了系統的高效運行與準確監測。隨后,對系統進行了的性能測試,結果表明,該系統能夠實時監測并準確記錄氨逃逸數據,為環境保護與工業安全生產提供了有力的技術支持。本研究不僅豐富了TDLAS技術在環境監測領域的應用案例,也為氨逃逸監測技術的發展提供了新的思路與方向。未來,隨著技術的不斷進步與應用的持續拓展,TDLAS技術有望在更多領域發揮重要作用,推動環境監測技術的整體發展。 在信息處理和通信領域,可調諧激光器可以用于構建高效的光通信系統和網絡;陜西水QCL激光器價格
量子級聯激光理論的創立和量子級聯激光器的發明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。一般而言,量子級聯激光器系統包括量子級聯激光模塊,控制模塊以及接口模塊。量子級聯激光器從結構上來說,可以分為分布反饋(DistributedFeedback)QCL,F-P(Fabry-Perot)QCL和外腔(ExternalCavity)QCL。量子級聯激光器由于其獨特的設計原理使其具有如下的獨特優勢:1:可以提供超寬的光譜范圍(midIRtoTHz)。2:極好的波長可調諧性。3:很高的輸出功率,同時也可以工作在室溫環境下。目前國際上已研制出~19μm中遠紅外量子級聯激光器系統。隨著技術的進步,目前量子級聯激光器不但能以脈沖的方式工作,而且可以在連續工作的方式輸出大功率激光。激光模塊將QC激光器裝進一個氣密性封裝內,比較大限度的保護了激光器的性能和壽命。 山東標準QCL激光器定制TDLAS:當激光波長與待測氣體分子的吸收線匹配時,分子會吸收部分能量,透射光強度的變化,計算氣體濃度。
紅外光譜檢測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,以及紅外激光光譜技術。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,易于實現儀器的小型化。另外,高功率密度激光光源更方便實現長光程檢測。紅外激光光譜學依據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,相應于某些分子的“泛頻”譜帶。分子在這些譜帶的吸收系數比中紅外的基頻吸收要弱得多,一般要低2-3數量級。盡管如此,由III-V族化合物制成的半導體激光由于在通信和電子工業元件方面的廣泛應用,其價格相對便宜,質量、性能和輸出功率都相當優越,且在接近室溫工作,使其在一些濃度較高或對靈敏度要求較低的污染源排放的氣體監測中得到了很好的應用,足以達到ppm的檢測水平,甚至到達ppb的水平,接近中紅外光譜系統檢測靈敏度的1-10%。
痕量氣體檢測對于很多領域都有著非常重要的作用,比如大氣環境監測、工業過程監測、燃燒流場診斷、人體呼吸氣體檢測等等。而紅外光譜為分子的振動躍遷光譜,因此在檢測技術中,“紅外激光光譜法”是目前受到較多關注的主流方法之一。不同于傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、非分散紅外光譜(NDIR)這些“紅外光譜”同門,紅外激光光譜配置的不是寬帶光源,而是高單色性的紅外激光。有著更高的光譜分辨率、可以實現長光程檢測、不需要額外分光部件,儀器能夠進一步小型化等等優點。按波段來分的話,紅外激光光譜法主要涉及近紅外和中紅外兩個波段。相對于近紅外,中紅外波段是氣體分子基帶吸收光譜區,分子吸收線的強度比近紅外要大幾個量級。比如,CH4在3.3um處的吸收強度,是其在1.6um處的163倍,理論檢測下限可達0.9ppb/m。因此,它能夠實現痕量氣體的超高靈敏探測。在一些濃度較低或對靈敏度要求較高的污染源排放的氣體監測中,有很好的應用。 基于光譜學原理的氣體檢測,有非接觸、快響應、高靈敏、大范圍監測等優點,是溫室氣體監測技術的主流方向。
量子級聯激光器是基于多個量子阱異質結中掩埋次能級躍遷的單極半導體注入激光器,它們是通過能帶工程并通過分子束外延生長方法得到的。QCL激光器的輸出波長依賴于量子阱和作用區掩埋層的厚度而不是激光材料的能級。由于QCL輸出波長不受帶隙寬度的限制,因而能夠被制成在中紅外波長區較寬范圍里輸出。QCL的輸出波長區可以從m到60m,激光輸出功率可以達到幾個mW。QCL在脈沖工作方式下可以工作在室溫下,并且已經被用于痕量氣體的光譜檢測,但由于脈沖激光固有特點使其線寬相對較寬。雖然單模連續輸出DFB-QCL已早有報道,但到目前為止,還沒有痕量氣體檢測的報道。鑒于目前中紅外光譜區傳統激光技術存在的需要低溫制冷等限制,利用技術成熟的近紅外激光光源的參量頻率轉換實現室溫下連續波中紅外相干光源輸出是一個有效的補充。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)。 0.76~25μm 為近紅外,25~30μm 為中紅外,30~1000 μm為遠紅外。山東標準QCL激光器定制
基于 TDLAS 技術的無創檢測方法,且效果明顯。陜西水QCL激光器價格
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*光子,這是普通激光器不具備的一個性能。 陜西水QCL激光器價格