1994年4月，貝爾實(shí)驗(yàn)室在《科學(xué)》上報(bào)道了***個(gè)子帶間量子級(jí)聯(lián)激光器。帶間級(jí)聯(lián)和量子級(jí)聯(lián)激光器的研究都源于早期對(duì)于半導(dǎo)體超晶格的研究以及通過(guò)子帶間躍遷實(shí)現(xiàn)激光器的探索。在帶間級(jí)聯(lián)激光器提出的2～3年內(nèi)，空穴注入?yún)^(qū)就已經(jīng)提出并加入到了帶間級(jí)聯(lián)激光器的結(jié)構(gòu)中。同時(shí)，W型二類(lèi)量子阱的概念也被提出，并取代了原先的單邊型的二類(lèi)量子阱�？昭ㄗ⑷�?yún)^(qū)和W型有源區(qū)的設(shè)計(jì)直到***也一直被采用。1997年，由休斯頓大學(xué)和桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作完成的***臺(tái)可達(dá)170K低溫工作的帶間級(jí)聯(lián)激光器被報(bào)道出來(lái)，此后，對(duì)于二類(lèi)量子阱的研究也取得了一定進(jìn)展，而帶間級(jí)聯(lián)激光器也在1998～2000年工作溫度逐漸提升至250～286K，微分量子效率超過(guò)了傳統(tǒng)極限的100%，從而證實(shí)了級(jí)聯(lián)過(guò)程。里程碑式的突破是在2002年，研究人員Yang等實(shí)現(xiàn)了***臺(tái)室溫脈沖激射的帶間級(jí)聯(lián)激光器，由18個(gè)周期構(gòu)成。 利用QCL作為光源則在很大程度上擴(kuò)展了可探測(cè)波段，也在一定程度上提高了探測(cè)極限。吉林COQCL激光器

    當(dāng)紅外輻射的能量與氣體分子振動(dòng)躍遷所需的能量相匹配時(shí)，氣體分子會(huì)吸收特定波長(zhǎng)的紅外光，導(dǎo)致透過(guò)光的強(qiáng)度減弱，從而形成特征吸收峰。輻射光子的能量與分子振動(dòng)躍遷的能量差相等。l分子振動(dòng)伴隨偶極矩的變化（紅外活性）。分子在紅外光譜中表現(xiàn)出基頻、倍頻和組合頻吸收峰。l每種氣體分子具有獨(dú)特的紅外吸收譜帶，這種特征吸收峰可以用來(lái)識(shí)別氣體種類(lèi)。絕大多數(shù)氣態(tài)化學(xué)物質(zhì)在中紅外光譜區(qū)（≈2-25m）都顯示出基本的振動(dòng)吸收帶，這些基本帶對(duì)光的吸收提供了一種幾乎通用的檢測(cè)手段。光學(xué)技術(shù)的主要特征是對(duì)痕量氣體的非侵入式原位檢測(cè)能力。目前中紅外激光在定量痕量氣體檢測(cè)中的應(yīng)用必將代替近紅外成為下一代高精度的選擇。進(jìn)入21世紀(jì)全球環(huán)境問(wèn)題日益突出，各國(guó)都在在努力減少溫室氣體排放。二氧化碳（CO2）通常被稱(chēng)為溫室氣體，但其他使全球環(huán)境惡化的氣體還包括二氧化硫（SO2）和二氧化氮（NO2）。此外，在氣體泄漏檢測(cè)和性氣體的集中監(jiān)控是預(yù)防災(zāi)難中激光法可以采取有效報(bào)警措施從而可以避免風(fēng)險(xiǎn)于災(zāi)難之前。激光吸收光譜法是檢測(cè)微量氣體的方法之一。它使用分布式反饋激光二極管（DFB-LD）檢測(cè)某種氣體，該二極管具有特定于該氣體的光吸收波長(zhǎng)。 四川加工QCL激光器加工分布式反饋激光二極管（DFB-LD）檢測(cè)某種氣體，該二極管具有特定于該氣體的光吸收波長(zhǎng)。

    TDLAS技術(shù)具有高靈敏度、高光譜分辨率、快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于氣體的痕量探測(cè)。利用氣體吸收譜線(xiàn)隨溫度、氣壓等因素變化的特性，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體體系溫度、濃度、速度和流量等參數(shù)的測(cè)量。無(wú)干擾、低價(jià)、可小型化等是TDLAS技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)。我們致力于發(fā)展高速（微秒級(jí)）、高靈敏（ppb級(jí)）、可攜帶式的基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的氣體測(cè)量技術(shù)方法，拓展在航空航天、石油化工和燃燒等領(lǐng)域的應(yīng)用。調(diào)諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）是激光氣體分析儀**常用的技術(shù)之一。其工作原理如下：激光光源：使用調(diào)諧半導(dǎo)體激光器作為光源，能夠在特定的窄波段范圍內(nèi)快速調(diào)諧激光波長(zhǎng)，精確匹配待測(cè)氣體的吸收峰。氣體吸收過(guò)程：激光器發(fā)射的窄帶單色激光穿過(guò)待測(cè)氣體樣品。由于特定氣體分子在特定波長(zhǎng)處具有吸收峰，部分激光能量被吸收，導(dǎo)致光強(qiáng)度減弱。探測(cè)器測(cè)量：激光通過(guò)氣體后，剩余的激光光強(qiáng)被探測(cè)器接收。探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，測(cè)量激光強(qiáng)度的衰減。信號(hào)處理與濃度計(jì)算：分析儀通過(guò)計(jì)算吸收光譜的強(qiáng)度和形狀，使用朗伯-比爾定律（Beer-LambertLaw）來(lái)推導(dǎo)出氣體的濃度。TDLAS技術(shù)的高分辨率和高靈敏度使其能夠準(zhǔn)確檢測(cè)低濃度的氣體。

    量子級(jí)聯(lián)激光器輸出功率較高圖3量子級(jí)聯(lián)激光器有源區(qū)工作示意圖（兩個(gè)周期）比起中紅外波段其它光源，QCL的輸出功率較高。不同的激光氣體檢測(cè)應(yīng)用中會(huì)需要不同的功率，故激光器的高功率工作是非常必要的。改變工作電流就可以改變激光器的輸出功率，高功率的激光器能夠提供的功率范圍大，可以滿(mǎn)足更多的應(yīng)用場(chǎng)景。QCL輸出功率較高的原因可以歸結(jié)于其本身的有源區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其電子利用效率較高。內(nèi)量子效率是指每秒注入有源區(qū)的電子-空穴對(duì)數(shù)能夠產(chǎn)生的光子數(shù)多少。圖3給出典型的QCL有源區(qū)工作示意圖，電子流通過(guò)一系列的子帶和微帶，實(shí)現(xiàn)子帶中的上能級(jí)電子的集聚，之后迅速躍遷到下能級(jí)并產(chǎn)生光子，之后注入?yún)^(qū)再重復(fù)利用電子流，使之進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。理論上一個(gè)電子可以產(chǎn)生與有源區(qū)級(jí)數(shù)相同的光子數(shù)，從而內(nèi)量子效率較高，輸出的功率也就越大。而常規(guī)的半導(dǎo)體激光器中，一個(gè)電子在與空穴相遇后輻射出一個(gè)光子�？墒覝毓ぷ髟S多應(yīng)用中需要激光器能室溫工作（室溫脈沖或室溫連續(xù)工作）。器件低溫工作時(shí)需將激光器放置在液氮制冷的杜瓦中，將增大系統(tǒng)體積，而且不利于激光器的光束整形。而常規(guī)半導(dǎo)體激光器中電子和空穴的分布對(duì)溫度十分敏感，在長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)域。 QCL由二次諧波從而對(duì)污染氣體進(jìn)行定性或者定量分析，具有高分辨率、高靈敏度以及響應(yīng)時(shí)間快等特點(diǎn)。

    帶間級(jí)聯(lián)激光器（ICL）是實(shí)現(xiàn)3～5μm波段中紅外激光器的重要前沿，其在半導(dǎo)體光電器件技術(shù)、氣體檢測(cè)、醫(yī)學(xué)醫(yī)療以及自由空間光通信等領(lǐng)域具有重要科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。近年來(lái)，半導(dǎo)體帶間級(jí)聯(lián)激光器的量子阱能帶理論設(shè)計(jì)方法和激光器制備**技術(shù)得到迅速提升。帶間級(jí)聯(lián)激光器是一種以族體系為主，通過(guò)量子工程的能帶設(shè)計(jì)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(jié)合了傳統(tǒng)的量子阱激光器較長(zhǎng)的上能級(jí)載流子復(fù)合壽命，以及量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL）通過(guò)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)較高內(nèi)量子效率的優(yōu)點(diǎn)，在中紅外波段具有較大的優(yōu)勢(shì)。研究背景中紅外波段包含了許多氣體分子的吸收峰，對(duì)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(qū)的中心吸收截面高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，為了獲得更高的靈敏度和更低的檢測(cè)限，利用中紅外的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器吸收光譜技術(shù)（TDLAS）可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊或有毒氣體的檢測(cè)。常見(jiàn)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。 中紅外QCL用于燃?xì)夤芫W(wǎng)巡檢中，解決巡檢效率低、氣體檢測(cè)準(zhǔn)確度低、受環(huán)境影響大、智能化程度低等問(wèn)題。湖南甲烷QCL激光器價(jià)格

可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器調(diào)制光譜技術(shù)和二氧化碳檢測(cè)技術(shù)可以測(cè)得二氧化碳?xì)怏w濃度值。吉林COQCL激光器

    復(fù)雜生態(tài)環(huán)境溫室氣體不同空間、時(shí)間尺度的濃度監(jiān)測(cè)是了解溫室氣體源與匯的基礎(chǔ)。目前適應(yīng)生態(tài)環(huán)境溫室氣體長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段仍有待研究�？烧{(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy,TDLAS)是一種非侵入式光譜測(cè)量技術(shù),具有高選擇、高靈敏度、高分辨等特點(diǎn),與目前新興的中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器(QuantumCascadeLaser,QCL)相結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)分子"基頻"吸收光譜測(cè)量,進(jìn)一步提高檢測(cè)靈敏度,達(dá)到溫室氣體區(qū)域環(huán)境監(jiān)測(cè)需求。激光氣體分析利用激光光譜技術(shù)，通過(guò)氣體對(duì)特定波長(zhǎng)激光的吸收特性來(lái)檢測(cè)氣體濃度。適用于檢測(cè)具有特定吸收特性的氣體，如甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水蒸氣、氧化亞氮和氨氣。憑借其高精度、快速響應(yīng)和非接觸式檢測(cè)的特點(diǎn)，激光氣體分析儀在工業(yè)過(guò)程控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全與泄漏檢測(cè)、醫(yī)療與生命科學(xué)以及科研實(shí)驗(yàn)室等多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。 吉林COQCL激光器

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