2025-04-16 08:23:53
在當今高科技迅猛發(fā)展的時代,量子級聯(lián)激光器(QCL激光器)憑借其性能,越來越受到氣體檢測領(lǐng)域的關(guān)注。作為一種高靈敏度的激光器,QCL激光器能夠在極低濃度的氣體環(huán)境下進行準確檢測,為環(huán)境監(jiān)測和工業(yè)應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)支持。這一特性使得QCL激光器成為氣體分析的工具,尤其在**監(jiān)測和環(huán)境保護等領(lǐng)域,其應(yīng)用價值不可小覷。QCL激光器的另一個優(yōu)勢在于其強大的選擇性。與其他類型的激光器相比,QCL激光器能夠有效地區(qū)分不同氣體分子的吸收特性。這意味著在復雜的氣體混合環(huán)境中,QCL激光器能夠精確識別特定氣體的存在,從而減少誤報的可能性,極大地提高了檢測的可靠性和準確性。這種選擇性不僅提升了產(chǎn)品的市場競爭力,同時也為客戶帶來了更高的滿意度。 TDLAS利用可調(diào)諧半導體激光器的窄線寬和波長隨注入電流變化,對分子的單個或幾個相近的吸收線進行測量。青海定制QCL激光器多少錢
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)明的雙極型半導體激光器和1994年發(fā)明的單極型量子級聯(lián)激光器(QCL)是激光領(lǐng)域的三個重大性里程碑。量子級聯(lián)激光器的工作原理與通常的半導體激光器截然不同,它打破了傳統(tǒng)p-n結(jié)型半導體激光器的電子-空穴復合受激輻射機制,其發(fā)光波長由半導體能隙來決定,**了半導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改變發(fā)光波長。量子級聯(lián)激光器比其它激光器的優(yōu)勢在于它的級聯(lián)過程,電子從高能級跳躍到低能級過程中,不但沒有損失,還可以注入到下一個過程再次發(fā)光。這個級聯(lián)過程使這些電子"循環(huán)"起來,從而造就了一種令人驚嘆的激光器。因此,量子級聯(lián)激光器的發(fā)明被視為半導體激光理論的一次和里程碑。 吉林新型QCL激光器哪家好在環(huán)境監(jiān)控,醫(yī)學應(yīng)用等痕量氣體檢測中,要求QCL單縱模,寬調(diào)諧,高功率,低閾值,高光束質(zhì)量的工作.
相比較與其它激光器,量子級聯(lián)激光器的優(yōu)點如下:1)中遠紅外和太赫茲波段出射;在QCL發(fā)明之前,半導體激光器的發(fā)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(fā)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(fā)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(shè)計量子阱層厚度來實現(xiàn)波長控制,所以量子級聯(lián)激光器的激射波長范圍極寬(約3-250μm),并且可以根據(jù)實際需求設(shè)計特定波長的激光輸出。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(tǒng)化和集成化。4)單極型結(jié)構(gòu);傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)半導體激光器為雙極型,其出光原理依靠的是p-n結(jié)中導帶電子和價帶空穴復合所產(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;因為QCL所獨特的級聯(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。
除了氣體檢測外,帶間級聯(lián)激光器也可用于***領(lǐng)域中。紅外半導體激光器由于體積小、效率高、易調(diào)制、環(huán)境適應(yīng)強等優(yōu)點在***領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。紅外制導導彈已經(jīng)從***代紅外尋的制導向第四代3~5μm中紅外波段凝視成像制導發(fā)展,該技術(shù)**提高了紅外制導導彈的靈敏度和抗干擾能力,使其獲得了更遠的攻擊距離。此外,中紅外波段還可以應(yīng)用于工業(yè)過程控制、臨床呼吸診斷、紅外景象投影、醫(yī)學**和化學生物威脅探測等領(lǐng)域中;還可以作為光發(fā)射機進行通信,實現(xiàn)自由空間內(nèi)的信息傳輸。目前,可以實現(xiàn)中紅外波段激光器的主要技術(shù)手段包括一類(type-Ⅰ)量子阱(QW)銻化鎵(GaSb)基的激光器及其形成的一類級聯(lián)量子阱激光器。此外還有目前在長波紅外和太赫茲波段非常熱門的量子級聯(lián)激光器。本文重點介紹帶間級聯(lián)激光器。 QCL相比其它激光器具有體積小、重量輕的特點,其攜帶方便,便于系統(tǒng)化和集成化。
隨著經(jīng)濟的發(fā)展,人類對于大自然的干擾和對環(huán)境的破壞愈發(fā)嚴重,無論是酸雨等氣候災害、亦或是全球氣候變暖、還是霧霾現(xiàn)象頻發(fā),都嚴重的影響著人們的生存環(huán)境。各國科學家對環(huán)境監(jiān)控都十分重視。2008年,正值北京奧運會舉辦之際,美國普林斯頓科研小組利用量子級聯(lián)激光器搭建了開路式氣體檢測系統(tǒng),對北京進行了空氣質(zhì)量評估。“HIPPO”項目(由美國**科學基金會(NSF)和美國**海洋和大氣局(NOAA)支持)和“CalNEX”項目(由美國加州空氣資源局(CARB)和NOAA支持)正在開展溫室氣體的相關(guān)研究工作。[2]工業(yè)監(jiān)控在石油化工、金屬冶煉、礦山開采等行業(yè)生產(chǎn)過程中,通過檢測產(chǎn)生的相應(yīng)氣體的濃度可以進行進程監(jiān)控,也可以監(jiān)控泄露危險氣體的濃度,以保障生產(chǎn)**,已有技術(shù)采用μmQCL對工業(yè)燃燒排氣系統(tǒng)中產(chǎn)生的NO氣體進行實時檢測,并使用μm的脈沖QCL對物產(chǎn)生的氣體進行光學檢測。醫(yī)學應(yīng)用有的疾病會造成人類呼出氣體成分的異常升高,通過對呼出氣體的種類和濃度進行準確的分析,可以對臨床診斷和提供有價值的參考,而且不必因為使用CT等儀器而引入過多的輻射。例如,患有糖尿病、肝臟和腎臟疾病的患者呼出的氣體中NH3濃度會出現(xiàn)異常。 在大氣污染監(jiān)控中,QCL能夠準確檢測大氣中的微量成分,為環(huán)境保護提供有力支持。甘肅NOQCL激光器加工
量子級聯(lián)激光器窄線寬,可以獲得氣體分子、原子光譜線精細結(jié)構(gòu),因此在氣體檢測分辨率要高于其他檢測方法。青海定制QCL激光器多少錢
大氣中CO2、CH4、N2O三大溫室氣體的特征吸收光譜主要位于近紅外和中紅外光波段,其中近紅外波段波長在-μm范圍,對應(yīng)于氣體分子的“泛頻”吸收譜帶,而中紅外波段波長位于-25μm范圍,對應(yīng)于氣體分子的“基頻”吸收譜帶,吸收強度要明顯高于近紅外波段,適用于濃度痕量氣體分子的高靈敏檢測。針對目前溫室氣體多目標場景監(jiān)測需求,研究人員開展了不同形式的探測方法研究,主要包括地面探測、地基探測、機載探測和星載探測,綜合運用各種吸收光譜技術(shù)和儀器,通過掃描獲取溫室氣體紅外波段的特征吸收光譜,經(jīng)過光電信號轉(zhuǎn)換、光譜信號采集、濃度算法解析、軟件數(shù)據(jù)處理等技術(shù)過程,能夠?qū)崿F(xiàn)溫室氣體多組分高靈敏時空分辨觀測。 青海定制QCL激光器多少錢