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...
2002年之后,带间级联激光器在美国喷气推进实验室(JPL)取得了更加快速的发展,在低阈值电流、高工作温度以及长波长等方向上都取得了瞩目的成果。其中**重要的是2005年,研究人员制作出的单纵模分布反馈式激光器(DFB)可以实现甲烷气体的检测。并于2007年交付美国国家航空航天局(NASA)的好奇号进行火星的甲烷探测。2008年,美国海军实验室(NRL)经过多年优化和发展,终于实现了里程碑式的***台室温连续激射的带间级联激光器,连续波**高工作温度可达319K,激射波长为μm。2011年,美国海军实验室在材料设计的基础上,又进一步提出了“载流子再平衡”的概念,解决了有源区中电子和空穴的数量不均等问题,通过改变电子注入区中的掺杂浓度,平衡有源区中过高的空穴浓度。之后,德国伍兹堡大学在“载流子再平衡”的基础上,提出了短注入区的设计。2014年,美国海军实验室通过增加有源级联区的周期数及分别限制层的厚度,进一步提高了带间级联激光器的器件指标,其室温连续输出功率达592mW,输出特性以及输出波长如图3和4所示。这也是目前带间级联激光器输出功率的**高指标,并在2015年成功制作级联数为10的带间级联激光器。 可调谐激光器的广波长调谐能力和高精度控制特性,使其在多个领域具有巨大的应用潜力。北京NH3QCL激光器哪家好
作为半导体激光技术发展的里程碑,量子级联激光器(QCL)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,为气体分析等中红外应用提供了新型光源,因此QCL日益受到关注。尤其是近10年,越来越多的科研人员开始研究QCL在气体检测方面的应用,使得它的优势和潜力被更多的认识和挖掘。中远红外量子级联激光器(QCL)众所周知,QCL属于新一代半导体激光器,它的特性不同于传统半导体激光器。用中科院半导体所刘峰奇研究员的“两层含义”解释,应该更加形象。首先是量子含义,是指激光器由纳米级厚度的半导体异质结超薄层构成,利用量子限制效应,通过调节每层材料的厚度和子带间距,从而调节波长;其次是级联含义,它的有源区由多级耦合量子阱串接组成,可实现单电子注入的倍增光子输出,可望获得大功率,而普通的半导体激光器是利用电子空穴对的复合发射光子,这是普通激光器不具备的一个性能。 宁夏SF6QCL激光器报价在信息处理和通信领域,可调谐激光器可以用于构建高效的光通信系统和网络;
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。
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。 TDLAS:当激光波长与待测气体分子的吸收线匹配时,分子会吸收部分能量,透射光强度的变化,计算气体浓度。
中远红外波段包含了两个重要的大气窗口3-5μm和8-13μm波段,很多气体的特征吸收峰都在这个波段,如NO、CO、CO2、NH3、SO2、SO3等,还有一些人体疾病如糖尿病、、胸、肺、精神疾病等特征气体的吸收谱线也处于此波段,如图4。不同气体的特征吸收峰基于QCL的检测系统,具有体积小、检测速度快、精确度高等特点,可以广泛的应用在环境检测、痕量气体检测、医疗诊断等方面,基于QCL的气体检测系统是QCL重要的应用之一,如气体检测系统如图5。相比于传统的气体检测技术(电化学检测、气相色谱分析、红外LED),量子级联激光器在气体检测的优势如下:1、量子级联激光器具有很窄的光谱线宽,可以获得气体分子、原子光谱线中精细结构,因此基于量子级联激光器的气体检测系统分辨率要远高于其他光谱检测方法,而且系统中不需要分光器件,可以通过调谐QCL的波长,就可在光电探测器中直接得到其吸收光谱。2、QCL的光束质量好,其出射光的发散角小,可以利用光的反射来设计光学长程池从而增加系统的吸收光程,进而就可以提高系统的灵敏度,这对于低浓度的气体检测十分有效。 在材料科学领域,可调谐激光器可以用于精确控制材料的加工和改性过程。黑龙江新型QCL激光器加工
中红外QCL用于燃气管网巡检中,解决巡检效率低、气体检测准确度低、受环境影响大、智能化程度低等问题。北京NH3QCL激光器哪家好
近年来,激光技术的快速发展为各行业带来了前所未有的机遇。作为激光领域的一项重大突破,量子级联激光驱动器的问世,将为用户解决一系列实际问题,推动高科技产品的创新与应用。量子级联激光驱动器是一种新型激光器,能够在更的波长范围内输出高效激光,相比传统激光器,其能量转换效率更高,体积更小,且具备更强的稳定性。这些优势使得量子级联激光驱动器在多个应用领域展现出广阔的前景。首先,在通信领域,量子级联激光驱动器能够有效提升数据传输速率和可靠性。随着5G和未来6G网络的发展,对高速数据传输的需求日益增加。量子级联激光驱动器的高频率输出能力,为光纤通信提供了强有力的支持,帮助运营商实现更低延迟和更高带宽的网络服务。其次,在医疗领域,量子级联激光驱动器的高精度激光输出使得其在医疗成像和中具有重要应用潜力。通过高分辨率成像,医生能够更有效地进行疾病的早期诊断,尤其是在检测和眼科方面,量子级联激光驱动器为患者带来了更精细的方案,极大提升了效果。 北京NH3QCL激光器哪家好
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