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)吸收特定波長的紅外光，導(dǎo)致透過光的強(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識(shí)別氣體種類。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能力。目前中紅外激光在定量痕量氣體檢測中的應(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)境問題日益突出，各國都在在努力減少溫室氣體排放。二氧化碳（CO2）通常被稱為溫室氣體，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）檢測某種氣體，該二極管具有特定于該氣體的光吸收波長。 量子級(jí)聯(lián)激光器窄線寬，可以獲得氣體分子、原子光譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)，因此在氣體檢測分辨率要高于其他檢測方法。四川氣體檢測QCL激光器定制

    相比較與其它激光器，量子級(jí)聯(lián)激光器的優(yōu)點(diǎn)如下：1)中遠(yuǎn)紅外和太赫茲波段出射；在QCL發(fā)明之前，半導(dǎo)體激光器的發(fā)射波長主要在可見光和近紅外波段，當(dāng)我們需要使用中遠(yuǎn)紅外和太赫茲波段的激光時(shí)，半導(dǎo)體激光器對(duì)此則有些無能為力，不同體系激光器激射波長范圍如圖3。QCL的發(fā)明，使得半導(dǎo)體激光器也能激射出中遠(yuǎn)紅外和太赫茲波段的激光。如圖3.不同激光器發(fā)光范圍[15]2)寬波長范圍；QCL激射波長取決于子帶間能量差，可以通過設(shè)計(jì)量子阱層厚度來實(shí)現(xiàn)波長控制，所以量子級(jí)聯(lián)激光器的激射波長范圍極寬（約3-250μm），并且可以根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)特定波長的激光輸出。3)體積�。籕CL相比其它激光器如：一氧化碳激光器（激射波長為4-5μm）和二氧化碳激光器（激射波長為μm），具有體積小、重量輕的特點(diǎn)，其攜帶方便，便于系統(tǒng)化和集成化。4)單極型結(jié)構(gòu)；傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體激光器為雙極型，其出光原理依靠的是p-n結(jié)中導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴復(fù)合所產(chǎn)生的受激輻射，而QCL全程只有電子參與，空穴并未參與輻射發(fā)光過程，所以量子級(jí)聯(lián)激光器為單極型激光器，且其出射的激光具有很好的單向偏振性。5)高的電子利用效率；因?yàn)镼CL所獨(dú)特的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，電子在參與完子帶間躍遷發(fā)光后，并沒有湮滅。 陜西SF6QCL激光器供應(yīng)商在信息處理和通信領(lǐng)域，可調(diào)諧激光器可以用于構(gòu)建高效的光通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)；

    TDLAS（TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy）技術(shù)利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的特性，通過調(diào)制激光器的波長，使其掃描被測氣體分子的吸收峰，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體分子濃度的測量。該技術(shù)通過紅外吸收來測量激光通過被測氣體時(shí)被吸收的數(shù)量，具有高精度和無接觸的特點(diǎn)。調(diào)諧半導(dǎo)體吸收光譜（TDLAS）技術(shù)是激光吸收光譜（LAS）技術(shù)的一種。根據(jù)激光器的不同驅(qū)動(dòng)形式，激光吸收光譜（LAS）技術(shù)可以分為：直接吸收法和調(diào)制吸收法。這兩種技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)：直接吸收法：需要鎖定激光器驅(qū)動(dòng)電流，不需加載2f諧波信號(hào)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但容易受干擾，尤其是低頻干擾，所以靈敏度相對(duì)低些。調(diào)制吸收法：需要給到激光器鋸齒波驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)，同時(shí)需要加載2f諧波信號(hào)到驅(qū)動(dòng)電流上，結(jié)構(gòu)會(huì)相對(duì)復(fù)雜一些，成本要比直接吸收法高一些，但是靈敏度高，能夠避開低頻干擾。其中又進(jìn)一步分為波長調(diào)制類和頻率調(diào)制類，波長調(diào)制類需要更大的調(diào)諧范圍，頻率調(diào)制類需要很高的掃描頻率和調(diào)制頻率，技術(shù)復(fù)雜，靈敏度更高。

    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。空穴注入?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，此后，對(duì)于二類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，微分量子效率超過了傳統(tǒng)極限的100%，從而證實(shí)了級(jí)聯(lián)過程。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)展了可探測波段，也在一定程度上提高了探測極限。

    分子紅外光譜與分子的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，是研究表征分子結(jié)構(gòu)的一種有效手段，將一束不同波長的紅外射線照射到物質(zhì)的分子上，某些特定波長的紅外射線被吸收，形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結(jié)構(gòu)決定的獨(dú)有的紅外吸收光譜，可以采用與標(biāo)準(zhǔn)化合物的紅外光譜對(duì)比的方法來做分析鑒定。紅外光譜法主要研究在振動(dòng)中伴隨有偶極矩變化的化合物（沒有偶極矩變化的振動(dòng)在拉曼光譜中出現(xiàn)）。因此，除了單原子和同核分子如Ne、He、H2等之外，幾乎所有的有機(jī)化合物在紅外光譜區(qū)均有吸收。除光學(xué)異構(gòu)體，某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差異的化合物外，凡是具有結(jié)構(gòu)不同的兩個(gè)化合物，一定不會(huì)有相同的紅外光譜。通常紅外吸收帶的波長位置與吸收譜帶的強(qiáng)度，反映了分子結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，可以用來鑒定未知物的結(jié)構(gòu)組成或其化學(xué)基團(tuán)；而吸收譜帶的吸收強(qiáng)度與分子組成或化學(xué)基團(tuán)的含量有關(guān)，可用以進(jìn)行定量分析和純度鑒定。由于紅外光譜分析特征性強(qiáng)，氣體、液體、固體樣品都可測定，并具有用量少，分析速度快，不破壞樣品的特點(diǎn)。因此，紅外光譜法不僅與其它許多分析方法一樣，能進(jìn)行定性和定量分析，而且該法是鑒定化合物和測定分子結(jié)構(gòu)的**有用方法之一。 分布式反饋激光二極管（DFB-LD）檢測某種氣體，該二極管具有特定于該氣體的光吸收波長。四川氣體檢測QCL激光器定制

TDLAS技術(shù)有高效、選擇高、響應(yīng)快、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，通過追蹤分子的吸收光譜獲得特征參數(shù)的重要手段。四川氣體檢測QCL激光器定制

    大氣中CO2、CH4、N2O三大溫室氣體的特征吸收光譜主要位于近紅外和中紅外光波段，其中近紅外波段波長在－μm范圍，對(duì)應(yīng)于氣體分子的“泛頻”吸收譜帶，而中紅外波段波長位于－25μm范圍，對(duì)應(yīng)于氣體分子的“基頻”吸收譜帶，吸收強(qiáng)度要明顯高于近紅外波段，適用于濃度痕量氣體分子的高靈敏檢測。針對(duì)目前溫室氣體多目標(biāo)場景監(jiān)測需求，研究人員開展了不同形式的探測方法研究，主要包括地面探測、地基探測、機(jī)載探測和星載探測，綜合運(yùn)用各種吸收光譜技術(shù)和儀器，通過掃描獲取溫室氣體紅外波段的特征吸收光譜，經(jīng)過光電信號(hào)轉(zhuǎn)換、光譜信號(hào)采集、濃度算法解析、軟件數(shù)據(jù)處理等技術(shù)過程，能夠?qū)崿F(xiàn)溫室氣體多組分高靈敏時(shí)空分辨觀測。 四川氣體檢測QCL激光器定制

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