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...
复杂生态环境温室气体不同空间、时间尺度的浓度监测是了解温室气体源与汇的基础。目前适应生态环境温室气体长期连续监测的技术手段仍有待研究。可调谐半导体激光吸收光谱(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy,TDLAS)是一种非侵入式光谱测量技术,具有高选择、高灵敏度、高分辨等特点,与目前新兴的中红外量子级联激光器(QuantumCascadeLaser,QCL)相结合,可实现分子"基频"吸收光谱测量,进一步提高检测灵敏度,达到温室气体区域环境监测需求。激光气体分析利用激光光谱技术,通过气体对特定波长激光的吸收特性来检测气体浓度。适用于检测具有特定吸收特性的气体,如甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水蒸气、氧化亚氮和氨气。凭借其高精度、快速响应和非接触式检测的特点,激光气体分析仪在工业过程控制、环境监测、安全与泄漏检测、医疗与生命科学以及科研实验室等多个领域中得到了广泛应用。 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。河南CH4QCL激光器报价
TDLAS能实现"原位、连续、实时测量",环境适应力强,易于设备的小型化。因此可以挣脱实验室的束缚,在产业应用中大展拳脚。比如大气环境在线监测、发动机效率检测、汽车尾气测量、工业过程气体实时监测等等。TDLAS利用半导体激光器的波长调谐特性,可获得被选定的待测气体特征吸收峰的吸收光谱,从而对气体定性或者定量的分析。每种气体分子的吸收峰受其他气体吸收干扰很小,所以也称之为"分子的指纹峰"TDLAS技术简单来说就是这些气体"分子指纹"的识别系统,具有很强的选择性。此外,TDLAS的检测灵敏度也是较高的,不过检出限能达到怎样的量级,就和所用光源有着很大的关系。常见的污染气体的"指纹峰"主要集中在4μm-10μm,基本是中红外的天下,所以,作为中红外激光光源的QCL,则可展现性能优势。再加之高输出功率,检出限可达到ppb,甚至ppt级别。这比传统的近红外光源所能达到的水平,整整高出了3~6个量级。 黑龙江二氧化碳QCL激光器工厂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。
在环境污染分子的监测分析中,典型的应用有、、。近红外光谱的一个优点是压力加宽不是一个很大的问题,因此可以在近大气压或开放光程工作。缺点是有许多分子在该谱区没有吸收,虽然在测量复杂混合物时,这也许是一个优点。中红外波段工作在3-13μm的“指纹”区,是气体分子基带吸收。这个波段分子吸收线的强度比近红外波段要大几个量级。如:CH4在,理论检测下限可达;CO在,理论检测可达。通常分子在这个波段的振动和转动光谱谱线非常丰富密集,典型的光谱线宽约为2×10-3cm-1(~60MHz)。中红外波段激光光谱技术目前主要受到激光光源的限制,但近几年来,随着红外激光技术的发展和新型中红外相干光源技术的发展,在中红外波段进***体分子的超高灵敏检测技术有了长足的进步。
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。 TDLAS技术有高效、选择高、响应快、适应性强等优点,通过追踪分子的吸收光谱获得特征参数的重要手段。
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。QCL相比其它激光器具有体积小、重量轻的特点,其携带方便,便于系统化和集成化。陕西N2OQCL激光器多少钱
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。河南CH4QCL激光器报价
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场景。QCL输出功率较高的原因可以归结于其本身的有源区结构设计,其电子利用效率较高。内量子效率是指每秒注入有源区的电子-空穴对数能够产生的光子数多少。图3给出典型的QCL有源区工作示意图,电子流通过一系列的子带和微带,实现子带中的上能级电子的集聚,之后迅速跃迁到下能级并产生光子,之后注入区再重复利用电子流,使之进入下一个循环。理论上一个电子可以产生与有源区级数相同的光子数,从而内量子效率较高,输出的功率也就越大。而常规的半导体激光器中,一个电子在与空穴相遇后辐射出一个光子。可室温工作许多应用中需要激光器能室温工作(室温脉冲或室温连续工作)。器件低温工作时需将激光器放置在液氮制冷的杜瓦中,将增大系统体积,而且不利于激光器的光束整形。而常规半导体激光器中电子和空穴的分布对温度十分敏感,在长波长区域。 河南CH4QCL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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