QCL激光器:革新光电科技,带领未来产业变革 正文: 在科技日新月异的现在,激光技术作为现代科技的重要支柱之一,不断推动着工业、医疗、通信等多个领域的发展。作为激光技术的新星,QCL激光器(Quantum Cascade Laser,量子级联激光器)以其独特的优势和前所未有的性能,正带领着一场光电科...
波长覆盖范围宽量子级联激光器从波长设计原理上与常规半导体激光器不同,常规半导体激光器的激射波长受限于材料自身的禁带宽度,而QCL的激射波长是由导带中子带间的能级间距决定的,可以通过调节量子阱/垒层的厚度改变子带间的能级间距,从而改变QCL的激射波长。从理论上讲,QCL可以覆盖中远红外到THz波段。[2]单个激光器激射波长连续可调谐对于各种气体的检测,需要激光器的波长精确平滑地从一个波长调谐到另一个波长。对于特定气体的检测,波长更需要精确的调节以匹配其吸收线,也称为分子“指纹”。另外,通过波长调节以匹配气体的第二条吸收线,可以用来作为条吸收线是否正确的判断标准。单个激光器的激射波长可以通过改变温度和工作电流进行调谐,已有技术通过改变激光器的工作温度,得到波长9μm激光器中心频率,约为10cm-1。而使用外置光栅,可以得到更宽的波长调谐范围。 QCL激光器的基本结构包括FP-QCL、DFB-QCL和ECqcL。甘肃定制QCL激光器报价
在当今高科技迅猛发展的时代,量子级联激光器(QCL激光器)凭借其性能,越来越受到气体检测领域的关注。作为一种高灵敏度的激光器,QCL激光器能够在极低浓度的气体环境下进行准确检测,为环境监测和工业应用提供可靠的数据支持。这一特性使得QCL激光器成为气体分析的工具,尤其在安全监测和环境保护等领域,其应用价值不可小觑。QCL激光器的另一个优势在于其强大的选择性。与其他类型的激光器相比,QCL激光器能够有效地区分不同气体分子的吸收特性。这意味着在复杂的气体混合环境中,QCL激光器能够精确识别特定气体的存在,从而减少误报的可能性,极大地提高了检测的可靠性和准确性。这种选择性不仅提升了产品的市场竞争力,同时也为客户带来了更高的满意度。 SF6QCL激光器工厂TDLAS技术采用的半导体激光光源的光谱,宽度远小于气体吸收谱线的展宽,得到单线吸收光谱。
量子级联激光器(QuantumCascadeLaser)是一种能够发射光谱在中红外和远红外频段激光的半导体激光器。它是由贝尔实验室于1994年率先实现。随着量子级联激光器技术的日趋成熟,它开始被较多地应用于科学和工程研究。由于其明显优势,在气体检测领域得到了迅速推广。基于量子级联激光器的红外光谱气体检测技术具有灵敏度高、检测速度快等优点,特别是在高精度光谱检测方面所具有的明显优势,使其成为研究和应用的热点。量子级联激光器(QuantumcascadeLaser,QCL)是基于半导体耦合量子阱子带(一般为导带)间的电子跃迁所产生的一种单极性光源。量子(quantum)指的是通过调整有源区量子阱的厚度可以改变子带的能级间距,实现对波长的“裁剪”,另外也指器件的尺寸较小。级联(cascade)的意思是有源区中上一组成部分的输出是下一部分的输入,一级接一级串联在一起。激光器(Laser)是指产生特定波长的光源。量子级联激光器的波长可以覆盖在、通信、气体检测等领域极具应用价值的中远红外波段。
量子级联激光理论的创立和量子级联激光器的发明使中远红外波段高可靠、高功率和高特征温度半导体激光器的实现成为可能。一般而言,量子级联激光器系统包括量子级联激光模块,控制模块以及接口模块。量子级联激光器从结构上来说,可以分为分布反馈(DistributedFeedback)QCL,F-P(Fabry-Perot)QCL和外腔(ExternalCavity)QCL。量子级联激光器由于其独特的设计原理使其具有如下的独特优势:1:可以提供超宽的光谱范围(midIRtoTHz)。2:极好的波长可调谐性。3:很高的输出功率,同时也可以工作在室温环境下。目前国际上已研制出~19μm中远红外量子级联激光器系统。随着技术的进步,目前量子级联激光器不但能以脉冲的方式工作,而且可以在连续工作的方式输出大功率激光。激光模块将QC激光器装进一个气密性封装内,比较大限度的保护了激光器的性能和寿命。 DFB激光器同时提供对波长的平滑、可调谐控制以及精确光纤通信和光谱应用所需的极窄光谱宽度。
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。 量子级联激光器是一种新型半导体激光器,体积小、寿命长等特点,其工作原理却和传统半导体激光器截然不同。甘肃定制QCL激光器报价
可调谐半导体激光器调制光谱技术具有非侵入式原位快速在线测量和遥测等的特有优势。甘肃定制QCL激光器报价
直接吸收光谱技术是通过调谐激光频率到选择吸收谱线透过率和谱线形状进行分析,并获取一些重要信息,如吸收谱线强度和增宽系数。从这些光谱测量得到信息可以推断出气体温度、浓度、气流速度以及压力等参数值。信号发生器发生锯齿波或三角波扫描信号给激光驱动器驱动DFB激光器,激光器输出激光通过待测气体,光电探测器接收到透射光,并通过对光强信号进行分析,从而测量得到气体浓度值。实现直接吸收光谱检测透射光容易受到背景噪声的干扰、激光器光强波动等因素的影响,为了减小噪声的干扰,通常会使用高灵敏光谱技术,如采用波长调制技术对目标信号进行高频调制,实现抑制高频背景噪声,从而极大提高探测灵敏度和精度。信号发生器发生锯齿波或三角波扫描信号叠加快速正弦频率f的调制信号给激光驱动器驱动DFB激光器,激光器输出调制光经过待测气体,光电探测器接收到吸收后光强,此时将光信号转换成电信号输入到锁相放大器对信号进行解调输出波长调制的谐波信号,根据谐波信号的值计算得到此时气体浓度值。 甘肃定制QCL激光器报价
QCL激光器:革新光电科技,带领未来产业变革 正文: 在科技日新月异的现在,激光技术作为现代科技的重要支柱之一,不断推动着工业、医疗、通信等多个领域的发展。作为激光技术的新星,QCL激光器(Quantum Cascade Laser,量子级联激光器)以其独特的优势和前所未有的性能,正带领着一场光电科...
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