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...
激光器的发展里程碑如下:1960年发明的固态激光器和气体激光器,1962年发明的双极型半导体激光器和1994年发明的单极型量子级联激光器(QCL)是激光领域的三个重大性里程碑。量子级联激光器的工作原理与通常的半导体激光器截然不同,它打破了传统p-n结型半导体激光器的电子-空穴复合受激辐射机制,其发光波长由半导体能隙来决定,填补了半导体中红外激光器的空白。QCL受激辐射过程只有电子参与,其激射方案是利用在半导体异质结薄层内由量子限制效应引起的分离电子态之间产生粒子数反转,从而实现单电子注入的多光子输出,并且可以轻松得通过改变量子阱层的厚度来改变发光波长。量子级联激光器比其它激光器的优势在于它的级联过程,电子从高能级跳跃到低能级过程中,不但没有损失,还可以注入到下一个过程再次发光。这个级联过程使这些电子"循环"起来,从而造就了一种令人惊叹的激光器。因此,量子级联激光器的发明被视为半导体激光理论的一次和里程碑。 可调谐激光器以其独特的波长可调谐特性,成为了现代激光科技的重要支柱。广东SF6QCL激光器供应商
当红外辐射的能量与气体分子振动跃迁所需的能量相匹配时,气体分子会吸收特定波长的红外光,导致透过光的强度减弱,从而形成特征吸收峰。辐射光子的能量与分子振动跃迁的能量差相等。l分子振动伴随偶极矩的变化(红外活性)。分子在红外光谱中表现出基频、倍频和组合频吸收峰。l每种气体分子具有独特的红外吸收谱带,这种特征吸收峰可以用来识别气体种类。绝大多数气态化学物质在中红外光谱区(≈2-25µm)都显示出基本的振动吸收带,这些基本带对光的吸收提供了一种几乎通用的检测手段。光学技术的主要特征是对痕量气体的非侵入式原位检测能力。目前中红外激光在定量痕量气体检测中的应用必将代替近红外成为下一代高精度的选择。进入21世纪全球环境问题日益突出,各国都在在努力减少温室气体排放。二氧化碳(CO2)通常被称为温室气体,但其他使全球环境恶化的气体还包括二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)。此外,在气体泄漏检测和性气体的集中监控是预防灾难中激光法可以采取有效报警措施从而可以避免风险于灾难之前。激光吸收光谱法是检测微量气体的方法之一。它使用分布式反馈激光二极管(DFB-LD)检测某种气体,该二极管具有特定于该气体的光吸收波长。 云南半导体QCL激光器定制量子级联激光器窄线宽,可以获得气体分子、原子光谱线精细结构,因此在气体检测分辨率要高于其他检测方法。
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。
量子级联激光器是基于多个量子阱异质结中掩埋次能级跃迁的单极半导体注入激光器,它们是通过能带工程并通过分子束外延生长方法得到的。QCL激光器的输出波长依赖于量子阱和作用区掩埋层的厚度而不是激光材料的能级。由于QCL输出波长不受带隙宽度的限制,因而能够被制成在中红外波长区较宽范围里输出。QCL的输出波长区可以从µm到60µm,激光输出功率可以达到几个mW。QCL在脉冲工作方式下可以工作在室温下,并且已经被用于痕量气体的光谱检测,但由于脉冲激光固有特点使其线宽相对较宽。虽然单模连续输出DFB-QCL已早有报道,但到目前为止,还没有痕量气体检测的报道。鉴于目前中红外光谱区传统激光技术存在的需要低温制冷等限制,利用技术成熟的近红外激光光源的参量频率转换实现室温下连续波中红外相干光源输出是一个有效的补充。在中红外光谱相干光输出的参量过程主要有光参量振荡(OPO)和差频变换(DFG)。 甲烷分子的基频吸收带位于在3.3μm附近的中红外区域。因此用中红外激光器探测甲烷气体非常有益。
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。 基于光谱学原理的气体检测,有非接触、快响应、高灵敏、大范围监测等优点,是温室气体监测技术的主流方向。北京H2OQCL激光器工厂
提供从QCL光源、MCT探测器等模块组件,再到激光气体分析系统的全套解决方案。广东SF6QCL激光器供应商
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。 广东SF6QCL激光器供应商
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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