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...
气体分析仪主要利用激光光谱技术,通过气体对特定波长的激光吸收特性来检测气体浓度。1.激光吸收光谱原理激光吸收光谱法基于不同气体分子对特定波长的激光具有不同的吸收特性。当激光光束穿过气体样品时,特定气体分子会吸收与其吸收光谱相匹配的激光波长。通过测量吸收后的激光强度变化,可以确定气体的浓度。2.调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)是激光气体分析仪**常用的技术之一。其工作原理如下:激光光源:使用调谐半导体激光器作为光源,能够在特定的窄波段范围内快速调谐激光波长,精确匹配待测气体的吸收峰。气体吸收过程:激光器发射的窄带单色激光穿过待测气体样品。由于特定气体分子在特定波长处具有吸收峰,部分激光能量被吸收,导致光强度减弱。探测器测量:激光通过气体后,剩余的激光光强被探测器接收。探测器将光信号转换为电信号,测量激光强度的衰减。信号处理与浓度计算:分析仪通过计算吸收光谱的强度和形状,使用朗伯-比尔定律(Beer-LambertLaw)来推导出气体的浓度。TDLAS技术的高分辨率和高灵敏度使其能够准确检测低浓度的气体。3.光声光谱(PAS)光声光谱(PhotoacousticSpectroscopy。 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。新疆N2OQCL激光器工厂
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。 西藏加工QCL激光器公司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。
分子红外光谱与分子的结构密切相关,是研究表征分子结构的一种有效手段,将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上,某些特定波长的红外射线被吸收,形成这一分子的红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱,可以采用与标准化合物的红外光谱对比的方法来做分析鉴定。红外光谱法主要研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物(没有偶极矩变化的振动在拉曼光谱中出现)。因此,除了单原子和同核分子如Ne、He、H2等之外,几乎所有的有机化合物在红外光谱区均有吸收。除光学异构体,某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差异的化合物外,凡是具有结构不同的两个化合物,一定不会有相同的红外光谱。通常红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度,反映了分子结构上的特点,可以用来鉴定未知物的结构组成或其化学基团;而吸收谱带的吸收强度与分子组成或化学基团的含量有关,可用以进行定量分析和纯度鉴定。由于红外光谱分析特征性强,气体、液体、固体样品都可测定,并具有用量少,分析速度快,不破坏样品的特点。因此,红外光谱法不仅与其它许多分析方法一样,能进行定性和定量分析,而且该法是鉴定化合物和测定分子结构的**有用方法之一。
QCL(量子级联激光器)激光驱动器是专门设计用于激励量子级联激光器的电子设备。QCL是一种基于半导体材料的激光器,具有较高的效率和可调的波长,广泛应用于光谱学、激光雷达和通信等领域。QCL激光驱动器的主要功能包括:1.电流控制:提供稳定的电流源,以确保QCL在比较好工作状态下运行。2.调制功能:能够对激光输出进行调制,以实现不同的应用需求,如脉冲激光输出。3.温度控制:通常集成温控系统,以保持激光器在稳定的温度环境中工作,确保性能稳定。4.保护功能:具备过流、过温等保护机制,以防止激光器因异常条件而损坏。选择合适的QCL激光驱动器时,需要考虑激光器的工作参数、所需的调制频率和稳定性等因素。光谱技术在气体检测领域有着广泛的应用,其中OF-CEAS、CRDS和TDLAS是三种主要技术。
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。 可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)是一种 具有高分辨率、高灵敏度、快速检测特点的气体检测 技术。北京氨QCL激光器哪家好
TDLAS利用半导体激光器的波长调谐特性,可获得待测气体特征吸收峰的吸收光谱,对气体定量的分析。新疆N2OQCL激光器工厂
带间级联激光器(ICL)是实现3~5μm波段中红外激光器的重要前沿,其在半导体光电器件技术、气体检测、医学医疗以及自由空间光通信等领域具有重要科学意义和应用价值。近年来,半导体带间级联激光器的量子阱能带理论设计方法和激光器制备**技术得到迅速提升。带间级联激光器是一种以Å族体系为主,通过量子工程的能带设计及其材料外延、工艺制作而成的可以工作于中红外波段的激光器。由于结合了传统的量子阱激光器较长的上能级载流子复合寿命,以及量子级联激光器(QCL)通过级联结构实现较高内量子效率的优点,在中红外波段具有较大的优势。研究背景中红外波段包含了许多气体分子的吸收峰,对于气体分子而言,在中红外波段的中心吸收截面一般比其在近红外区的中心吸收截面高几个数量级。因此,为了获得更高的灵敏度和更低的检测限,利用中红外的可调谐半导体激光器吸收光谱技术(TDLAS)可以实现对特殊或有毒气体的检测。常见的位于中红外波段的气体分子如图1所示,诸如矿井气体甲烷(CH4)分子吸收峰位于3260nm,一氧化碳(CO)分子吸收峰位于4610nm,二氧化碳(CO2)分子吸收峰位于4230nm,氯化氢(HCl)分子吸收峰位于3395nm,溴化氢(HBr)分子吸收峰位于4020nm。 新疆N2OQCL激光器工厂
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