作為半導體激光技術發(fā)展的里程碑，量子級聯(lián)激光器（QCL）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(xiàn)成為可能，為氣體分析等中紅外應用提供了新型光源，因此QCL日益受到關注。尤其是近10年，越來越多的科研人員開始研究QCL在氣體檢測方面的應用，使得它的優(yōu)勢和潛力被更多的認識和挖掘。中遠紅外量子級聯(lián)激光器（QCL）眾所周知，QCL屬于新一代半導體激光器，它的特性不同于傳統(tǒng)半導體激光器。用中科院半導體所劉峰奇研究員的“兩層含義”解釋，應該更加形象。首先是量子含義，是指激光器由納米級厚度的半導體異質(zhì)結(jié)超薄層構(gòu)成，利用量子限制效應，通過調(diào)節(jié)每層材料的厚度和子帶間距，從而調(diào)節(jié)波長；其次是級聯(lián)含義，它的有源區(qū)由多級耦合量子阱串接組成，可實現(xiàn)單電子注入的倍增光子輸出，可望獲得大功率，而普通的半導體激光器是利用電子空穴對的復合發(fā)射光子，這是普通激光器不具備的一個性能。 在環(huán)境監(jiān)控,醫(yī)學應用等痕量氣體檢測中,要求QCL單縱模,寬調(diào)諧,高功率,低閾值,高光束質(zhì)量的工作.江蘇氧化亞氮QCL激光器加工

    工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、化石燃料燃燒、機動車尾氣排放等人類活動產(chǎn)生的過量溫室氣體加劇了全球氣候變暖，研究和發(fā)展適用于不同空間、時間尺度的溫室氣體精確、快速、動態(tài)檢測技術是環(huán)境氣候研究的基礎和前提�；�于光譜學原理的氣體檢測技術，具有非接觸、快響應、高靈敏、大范圍監(jiān)測等優(yōu)點，是目前溫室氣體監(jiān)測技術的主流研究方向。針對當前溫室氣體點源、面源、區(qū)域、全球等尺度下的監(jiān)測需求，綜合利用多種形式的光譜學測量手段，開展地面探測、地基探測、機載探測和星載探測四種典型光學觀測，獲取溫室氣體空間分布、季節(jié)變化和年變化的特征和趨勢，這對理解區(qū)域碳排放、掌握源匯信息、研究環(huán)境氣候變化規(guī)律等具有重要意義。二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6），其中后三種氣體造成溫室效應的能力強，但從對全球升溫的貢獻百分比來說，CO2、CH4和N2O三大主要溫室氣體所占的比例大，它們對全球變暖的總體貢獻占到77%，濃度也呈現(xiàn)出逐年升高的趨勢。 江蘇氧化亞氮QCL激光器加工量子級聯(lián)激光器使中遠紅外波段高可靠、高功率和高特征溫度激光器成為可能，為氣體分析等提供了新型光源。

    可調(diào)諧半導體激光吸收光譜（TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy）技術主要是利用可調(diào)諧半導體激光器的窄線寬和波長隨注入電流改變的特性實現(xiàn)對分子的單個或幾個距離很近很難分辨的吸收線進行測量。TDLAS通常是用單一窄帶的激光頻率掃描一條**的氣體吸收線。為了實現(xiàn)比較高的選擇性，分析一般在低壓下進行，這時吸收線不會因為壓力而加寬。這種測量方法是Hinkley和Reid提出的，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為了非常靈敏和常用的大氣中痕量氣體的監(jiān)測技術。具有高靈敏度、實時、動態(tài)、多組分同時測量的優(yōu)點。由于半導體激光器的高單色性，可以利用待測氣體分子的一條孤立的吸收譜線進行測量，避免了不同分子光譜的交叉干擾，從而準確的鑒別出待測氣體。可調(diào)諧紅外激光光譜技術獨特的優(yōu)勢以及在許多領域有著潛在的重要應用價值，是近年來非常熱門的研究領域之一�？烧{(diào)諧半導體激光器，目前常用于TDLAS技術的可調(diào)諧半導體激光器包括：法珀（Fabry-Perot）激光器、分布反饋式(DistributedFeedback)半導體激光器、分布布喇格反射（DistributedBraggreflector）激光器、垂直腔表面發(fā)射（Vertical-cavitysurface-emitting）激光器和外腔調(diào)諧半導體激光器。

    1994年4月，貝爾實驗室在《科學》上報道了***個子帶間量子級聯(lián)激光器。帶間級聯(lián)和量子級聯(lián)激光器的研究都源于早期對于半導體超晶格的研究以及通過子帶間躍遷實現(xiàn)激光器的探索。在帶間級聯(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聯(lián)激光器的結(jié)構(gòu)中。同時，W型二類量子阱的概念也被提出，并取代了原先的單邊型的二類量子阱�？昭ㄗ⑷�?yún)^(qū)和W型有源區(qū)的設計直到***也一直被采用。1997年，由休斯頓大學和桑迪亞國家實驗室合作完成的***臺可達170K低溫工作的帶間級聯(lián)激光器被報道出來，此后，對于二類量子阱的研究也取得了一定進展，而帶間級聯(lián)激光器也在1998～2000年工作溫度逐漸提升至250～286K，微分量子效率超過了傳統(tǒng)極限的100%，從而證實了級聯(lián)過程。里程碑式的突破是在2002年，研究人員Yang等實現(xiàn)了***臺室溫脈沖激射的帶間級聯(lián)激光器，由18個周期構(gòu)成。 利用多種形式的光譜學測量手段，開展地面探測、地基探測、機載探測和星載探測四種典型光學觀測.

    量子級聯(lián)激光器是基于多個量子阱異質(zhì)結(jié)中掩埋次能級躍遷的單極半導體注入激光器，它們是通過能帶工程并通過分子束外延生長方法得到的。QCL激光器的輸出波長依賴于量子阱和作用區(qū)掩埋層的厚度而不是激光材料的能級。由于QCL輸出波長不受帶隙寬度的限制，因而能夠被制成在中紅外波長區(qū)較寬范圍里輸出。QCL的輸出波長區(qū)可以從m到60m，激光輸出功率可以達到幾個mW。QCL在脈沖工作方式下可以工作在室溫下，并且已經(jīng)被用于痕量氣體的光譜檢測，但由于脈沖激光固有特點使其線寬相對較寬。雖然單模連續(xù)輸出DFB－QCL已早有報道，但到目前為止，還沒有痕量氣體檢測的報道。鑒于目前中紅外光譜區(qū)傳統(tǒng)激光技術存在的需要低溫制冷等限制，利用技術成熟的近紅外激光光源的參量頻率轉(zhuǎn)換實現(xiàn)室溫下連續(xù)波中紅外相干光源輸出是一個有效的補充。在中紅外光譜相干光輸出的參量過程主要有光參量振蕩（OPO）和差頻變換（DFG）。 TDLAS技術采用的半導體激光光源的光譜，寬度遠小于氣體吸收譜線的展寬，得到單線吸收光譜。北京制造QCL激光器批發(fā)

DFB激光器能避免其他背景氣體的交叉干擾，使檢測系統(tǒng)具有較好的測量精度。江蘇氧化亞氮QCL激光器加工

    基于可調(diào)諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）技術的在線監(jiān)測系統(tǒng)，以其高靈敏度、高分辨率及實時響應的優(yōu)勢，在環(huán)境監(jiān)測領域展現(xiàn)出了廣闊的應用前景。本研究首先解析了TDLAS技術的基本原理，明確了其在氨逃逸檢測中的獨特作用機制，進而設計了包含穩(wěn)定系統(tǒng)架構(gòu)與精細功能模塊劃分的氨逃逸在線監(jiān)測系統(tǒng)。在系統(tǒng)實現(xiàn)階段，通過精心挑選的硬件組件與優(yōu)化的軟件算法，確保了系統(tǒng)的高效運行與準確監(jiān)測。隨后，對系統(tǒng)進行了的性能測試，結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測并準確記錄氨逃逸數(shù)據(jù)，為環(huán)境保護與工業(yè)安全生產(chǎn)提供了有力的技術支持。本研究不僅豐富了TDLAS技術在環(huán)境監(jiān)測領域的應用案例，也為氨逃逸監(jiān)測技術的發(fā)展提供了新的思路與方向。未來，隨著技術的不斷進步與應用的持續(xù)拓展，TDLAS技術有望在更多領域發(fā)揮重要作用，推動環(huán)境監(jiān)測技術的整體發(fā)展。 江蘇氧化亞氮QCL激光器加工

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