紅外光譜檢測方法主要有使用寬帶光源的傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和非分散紅外光譜（NDIR）技術，以及紅外激光光譜技術。與使用寬帶光源的FTIR和NDIR相比，紅外激光光譜由于采用高單色性的紅外激光作為光源，具有更高的光譜分辨率，不需要使用額外的分光部件，易于實現儀器的小型化。另外，高功率密度激光光源更方便實現長光程檢測。紅外激光光譜學依據波段分為近紅外光譜和中紅外光譜。近紅外波段工作在－μm的近紅外區，相應于某些分子的“泛頻”譜帶。分子在這些譜帶的吸收系數比中紅外的基頻吸收要弱得多，一般要低2－3數量級。盡管如此，由III－V族化合物制成的半導體激光由于在通信和電子工業元件方面的廣泛應用，其價格相對便宜，質量、性能和輸出功率都相當優越，且在接近室溫工作，使其在一些濃度較高或對靈敏度要求較低的污染源排放的氣體監測中得到了很好的應用，足以達到ppm的檢測水平，甚至到達ppb的水平，接近中紅外光譜系統檢測靈敏度的1－10％。 可調諧半導體激光吸收光譜（ＴＤＬＡＳ）是一種 具有高分辨率、高靈敏度、快速檢測特點的氣體檢測 技術。內蒙古氧化亞氮QCL激光器哪家好

    2002年之后，帶間級聯激光器在美國噴氣推進實驗室（JPL）取得了更加快速的發展，在低閾值電流、高工作溫度以及長波長等方向上都取得了矚目的成果。其中**重要的是2005年，研究人員制作出的單縱模分布反饋式激光器（DFB）可以實現甲烷氣體的檢測。并于2007年交付美國**航空航天局（NASA）的好奇號進行火星的甲烷探測。2008年，美國海軍實驗室（NRL）經過多年優化和發展，終于實現了里程碑式的***臺室溫連續激射的帶間級聯激光器，連續波**高工作溫度可達319K，激射波長為μm。2011年，美國海軍實驗室在材料設計的基礎上，又進一步提出了“載流子再平衡”的概念，解決了有源區中電子和空穴的數量不均等問題，通過改變電子注入區中的摻雜濃度，平衡有源區中過高的空穴濃度。之后，德國伍茲堡大學在“載流子再平衡”的基礎上，提出了短注入區的設計。2014年，美國海軍實驗室通過增加有源級聯區的周期數及分別限制層的厚度，進一步提高了帶間級聯激光器的器件指標，其室溫連續輸出功率達592mW，輸出特性以及輸出波長如圖3和4所示。這也是目前帶間級聯激光器輸出功率的**高指標，并在2015年成功制作級聯數為10的帶間級聯激光器。 四川二氧化碳QCL激光器哪家好TDLAS利用可調諧半導體激光器的窄線寬和波長隨注入電流變化，對分子的單個或幾個相近的吸收線進行測量。

    帶間級聯激光器（ICL）是實現3～5μm波段中紅外激光器的重要前沿，其在半導體光電器件技術、氣體檢測、醫學**以及自由空間光通信等領域具有重要科學意義和應用價值。近年來，半導體帶間級聯激光器的量子阱能帶理論設計方法和激光器制備**技術得到迅速提升。帶間級聯激光器是一種以?族體系為主，通過量子工程的能帶設計及其材料外延、工藝制作而成的可以工作于中紅外波段的激光器。由于結合了傳統的量子阱激光器較長的上能級載流子復合壽命，以及量子級聯激光器（QCL）通過級聯結構實現較高內量子效率的優點，在中紅外波段具有較大的優勢。研究背景中紅外波段包含了許多氣體分子的吸收峰，對于氣體分子而言，在中紅外波段的中心吸收截面一般比其在近紅外區的中心吸收截面高幾個數量級。因此，為了獲得更高的靈敏度和更低的檢測限，利用中紅外的可調諧半導體激光器吸收光譜技術（TDLAS）可以實現對特殊或有毒氣體的檢測。常見的位于中紅外波段的氣體分子如圖1所示，諸如礦井氣體甲烷（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，氯化氫（HCl）分子吸收峰位于3395nm，溴化氫（HBr）分子吸收峰位于4020nm。

    波長覆蓋范圍寬量子級聯激光器從波長設計原理上與常規半導體激光器不同，常規半導體激光器的激射波長受限于材料自身的禁帶寬度，而QCL的激射波長是由導帶中子帶間的能級間距決定的，可以通過調節量子阱/壘層的厚度改變子帶間的能級間距，從而改變QCL的激射波長。從理論上講，QCL可以覆蓋中遠紅外到THz波段。[2]單個激光器激射波長連續可調諧對于各種氣體的檢測，需要激光器的波長精確平滑地從一個波長調諧到另一個波長。對于特定氣體的檢測，波長更需要精確的調節以匹配其吸收線，也稱為分子“指紋”。另外，通過波長調節以匹配氣體的第二條吸收線，可以用來作為條吸收線是否正確的判斷標準。單個激光器的激射波長可以通過改變溫度和工作電流進行調諧，已有技術通過改變激光器的工作溫度，得到波長9μm激光器中心頻率，約為10cm-1。而使用外置光柵，可以得到更寬的波長調諧范圍。 量子級聯激光器是一種新型半導體激光器，體積小、壽命長等特點，其工作原理卻和傳統半導體激光器截然不同。

    激光器的發展里程碑如下：1960年發明的固態激光器和氣體激光器，1962年發明的雙極型半導體激光器和1994年發明的單極型量子級聯激光器（QCL）是激光領域的三個重大性里程碑。量子級聯激光器的工作原理與通常的半導體激光器截然不同，它打破了傳統p-n結型半導體激光器的電子-空穴復合受激輻射機制，其發光波長由半導體能隙來決定，**了半導體中紅外激光器的空白。QCL受激輻射過程只有電子參與，其激射方案是利用在半導體異質結薄層內由量子限制效應引起的分離電子態之間產生粒子數反轉，從而實現單電子注入的多光子輸出，并且可以輕松得通過改變量子阱層的厚度來改變發光波長。量子級聯激光器比其它激光器的優勢在于它的級聯過程，電子從高能級跳躍到低能級過程中，不但沒有損失，還可以注入到下一個過程再次發光。這個級聯過程使這些電子"循環"起來，從而造就了一種令人驚嘆的激光器。因此，量子級聯激光器的發明被視為半導體激光理論的一次和里程碑。 基于 TDLAS 技術的無創檢測方法，且效果明顯。北京定制QCL激光器批發

在材料科學領域，可調諧激光器可以用于精確控制材料的加工和改性過程。內蒙古氧化亞氮QCL激光器哪家好

    量子級聯激光理論的創立和量子級聯激光器的發明使中遠紅外波段高可靠、高功率和高特征溫度半導體激光器的實現成為可能。一般而言，量子級聯激光器系統包括量子級聯激光模塊，控制模塊以及接口模塊。量子級聯激光器從結構上來說，可以分為分布反饋（DistributedFeedback）QCL，F-P（Fabry-Perot）QCL和外腔（ExternalCavity）QCL。量子級聯激光器由于其獨特的設計原理使其具有如下的獨特優勢：1：可以提供超寬的光譜范圍（midIRtoTHz）。2：**的波長可調諧性。3：很高的輸出功率，同時也可以工作在室溫環境下。目前國際上已研制出～19μm中遠紅外量子級聯激光器系統。隨著技術的進步，目前量子級聯激光器不但能以脈沖的方式工作，而且可以在連續工作的方式輸出大功率激光。激光模塊將QC激光器裝進一個氣密性封裝內，比較大限度的保護了激光器的性能和壽命。 內蒙古氧化亞氮QCL激光器哪家好