量子级联激光器输出功率较高图3量子级联激光器有源区工作示意图(两个周期)比起中红外波段其它光源,QCL的输出功率较高。不同的激光气体检测应用中会需要不同的功率,故激光器的高功率工作是非常必要的。改变工作电流就可以改变激光器的输出功率,高功率的激光器能够提供的功率范围大,可以满足更多的应用...
QCL激光器的基本结构包括FP-QCL(上图)、DFB-QCL(中图)和ECqcL(下图)。增益介质显示为灰色,波长选择机制为蓝色,镀膜面为橙色,输出光束为红色。1.**简单的结构是F-P腔激光器(FP-QCL)。在F-P结构中,切割面为激光提供反馈,有时也使用介质膜以优化输出。2.第二种结构是在QC芯片上直接刻分布反馈光栅。这种结构(DFB-QCL)可以输出较窄的光谱,但是输出功率却比FP-QCL结构低很多。通过**大范围的温度调谐,DFB-QCL还可以提供有限的波长调谐(通过缓慢的温度调谐获得10~20cm-1的调谐范围,或者通过快速注进电流加热调谐获得2~3cm-1的范围)。3.第三种结构是将QC芯片和外腔结合起来,形成ECqcL。这种结构既可以提供窄光谱输出,又可以在QC芯片整个增益带宽上(数百cm-1)提供快调谐(速度超过10ms)。由于ECqcL结构使用低损耗元件,因此它可在便携式电池供电的条件下高效运作。 DFB激光器由于具有良好的单色性,窄线宽特性和频率调谐特性。半导体QCL激光器供应商
常见的温室气体光谱学检测技术主要包括非分散红外光谱技术(NDIR)、傅立叶变换光谱技术(FTIR)、差分光学吸收光谱技术(DOAS)、差分吸收激光雷达技术(DIAL)、可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)、离轴积分腔输出光谱技术(OA-ICOS)、光腔衰荡光谱技术(CRDS)、激光外差光谱技术(LHS)、空间外差光谱技术(SHS)等。其中,NDIR技术利用气体分子对宽带红外光的吸收光谱强度与浓度成正比的关系,进行温室气体反演,具有结构简单、操作方便、成本低廉等优点,但仪器的光谱分辨率和检测灵敏度较低。FTIR技术通过测量红外光的干涉图,并对干涉图进行傅立叶积分变换,从而获得被测气体红外吸收光谱,能够实现多种组分同时监测,适用于温室气体的本底、廓线和时空变化测量及其同位素探测,仪器系统较为复杂,价格比较昂贵。DOAS也是一种宽带光谱检测技术,能够实现多气体组分探测,仪器光谱分辨率较低,易受水汽和气溶胶的影响。DIAL技术是一种利用气体分子后向散射效应对气体遥感探测的光谱技术,具有高精度、远距离、高空间分辨等优点,系统较为复杂,成本较高。TDLAS技术利用窄线宽的可调谐激光光源,完整地扫描到气体分子的一条或几条吸收谱线。标准QCL激光器供应商激光气体分析被用于各种气体检测研究。高精度和灵敏度使其成为研究气体环境科学和物理化学性质的理想设备。
阈值电流密度较低带间跃迁和子带间跃迁示意图常规半导体激光器是双极性器件,导带中的电子与价带中的空穴复合生成光子,而量子级联激光器是单极性器件,只靠导带中子带间电子的跃迁产生光子,如图4所示,电子跃迁的始态与终态的曲线的曲率相同,这样形成的增益谱很窄而且对称,是量子级联激光器能够低阈值工作的一个原因。当然,QCL的阈值电流密度也与有源区设计,材料生长以及器件结构有关。尺寸较小图5量子级联激光器实物图量子级联激光器的尺寸较小,如图5所示,量子级联激光器管芯的长度一般为3mm,随着激光器性能提高,可以将其封装在方盒内,从而方便地移动和操作。量子级联激光器的工作温度、输出性能和波长覆盖范围在过去的20年取得了迅猛发展。其中,有两个里程碑,一个是1997年室温工作的分布反馈量子级联激光器(DFB-QCL)的研制成功,实现了波长为μm和8μm的DFB-QCL的室温工作,其中μm的激光器300K时峰值功率为60mW;另一个是2002年实现了波长为μm量子级联激光器的室温连续工作,器件在292K时输出功率为17mW,比较高连续工作温度为321K。
传统的半导体激光器,工作原理都是依靠半导体材料中导带的电子和价带中的空穴复合而激发光子,其激射波长由半导体材料的禁带宽度所决定,由于受禁带宽度的限制,使得半导体激光器难以发出中远红外以及太赫兹波段的激光。自然界不多的对应能出射中远红外的半导体材料-铅盐系材料,其只能在低温下工作(低于77K),且输出功率极低,为微瓦级别。为了使半导体激光器也能激射中远红外以及太赫兹波段的光,科研人员跳出了基于半导体材料p-n结发光的理论,提出了量子级联激光器的构想。量子级联激光器的工作原理为电子在半导体材料导带的子带间跃迁和声子共振辅助隧穿从而产生光放大,其出射波长由导带的子带间的能量差所决定,和半导体材料的禁带宽度无关,因此可以通过设计量子阱层的厚度来实现波长的控制。如图1.(A)传统半导体激光器其发光原理(B)QCL发光原理。 基于光谱学原理的气体检测技术,有非接触、快响应、高灵敏、大范围监测等优点,是监测技术的主流研究方向。
中红外温室气体激光器在环境监测和气候变化研究中正发挥着越来越关键的作用,随着全球对温室气体减排的日益重视,市场对高效、精确的气体检测设备的需求也在不断攀升。中红外温室气体激光器凭借其的性能和技术优势,已经成为这一领域不可或缺的重要工具。首先,这种激光器能够精确检测诸如二氧化碳、甲烷等主要温室气体,其高灵敏度和选择性使其在环境监测、工业排放评估以及城市空气质量检测等方面发挥着至关重要的作用。各国和企业逐步加强对温室气体排放的监管,推动了中红外温室气体激光器的广泛应用,比如在城市的空气质量监测中,这些激光器可以实时提供数据,使得相关部门能够及时采取措施,改善空气质量,保护民众的健康。其次,技术的不断进步为中红外温室气体激光器的性能提升提供了新的可能。近年来,激光技术的创新使得这些设备在体积、功耗和成本方面得到了改善。例如,采用新型材料和工艺,使得激光器的体积更加小巧,便于携带和部署,同时降低了生产和维护成本。这一趋势不仅降低了使用门槛,也使得中红外温室气体激光器能够在更多的应用场景中发挥作用,满足市场对灵活性和便携性的需求,甚至可以应用于野外勘测和移动监测等场合。 量子级联激光器使中远红外波段高可靠、高功率和高特征温度激光器成为可能,为气体分析等提供了新型光源。山东氨QCL激光器公司
基于 TDLAS 技术的无创检测方法,且效果明显。半导体QCL激光器供应商
QCL激光器,得益于先进的量子级联技术,实现了前所未有的高功率输出,确保了激光的稳定性和可靠性。这一技术突破,不仅提升了激光器的转换效率,更将光谱线宽压缩至极窄范围,为用户带来了前所未有的度和高效性。与此同时,我们积极响应国家国产化号召,通过自主研发与自主生产,大幅度降低了成本,提升了产品的性价比,让用户能够以更加实惠的价格,享受到的激光解决方案。
QCL激光器的又一大亮点。无论是光谱分析、材料加工,还是其他需要高功率激光支持的应用场景,我们的QCL激光器都能轻松应对,展现出强大的应用潜力和市场竞争力。 半导体QCL激光器供应商
量子级联激光器输出功率较高图3量子级联激光器有源区工作示意图(两个周期)比起中红外波段其它光源,QCL的输出功率较高。不同的激光气体检测应用中会需要不同的功率,故激光器的高功率工作是非常必要的。改变工作电流就可以改变激光器的输出功率,高功率的激光器能够提供的功率范围大,可以满足更多的应用...
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