QCL激光器的基本結構包括FP-QCL（上圖）、DFB-QCL（中圖）和ECqcL（下圖）。增益介質(zhì)顯示為灰色，波長選擇機制為藍色，鍍膜面為橙色，輸出光束為紅色。1.**簡單的結構是F-P腔激光器（FP-QCL）。在F-P結構中，切割面為激光提供反饋，有時也使用介質(zhì)膜以優(yōu)化輸出。2.第二種結構是在QC芯片上直接刻分布反饋光柵。這種結構（DFB-QCL）可以輸出較窄的光譜，但是輸出功率卻比FP-QCL結構低很多。通過**大范圍的溫度調(diào)諧，DFB-QCL還可以提供有限的波長調(diào)諧（通過緩慢的溫度調(diào)諧獲得10~20cm-1的調(diào)諧范圍，或者通過快速注進電流加熱調(diào)諧獲得2~3cm-1的范圍）。3.第三種結構是將QC芯片和外腔結合起來，形成ECqcL。這種結構既可以提供窄光譜輸出，又可以在QC芯片整個增益帶寬上（數(shù)百cm-1）提供快調(diào)諧（速度超過10ms）。由于ECqcL結構使用低損耗元件，因此它可在便攜式電池供電的條件下高效運作。 TDLAS能實現(xiàn)"原位、連續(xù)、實時測量"，環(huán)境適應力強，易于設備的小型化。山東HerriotQCL激光器

    復雜生態(tài)環(huán)境溫室氣體不同空間、時間尺度的濃度監(jiān)測是了解溫室氣體源與匯的基礎。目前適應生態(tài)環(huán)境溫室氣體長期連續(xù)監(jiān)測的技術手段仍有待研究�？烧{(diào)諧半導體激光吸收光譜(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy,TDLAS)是一種非侵入式光譜測量技術,具有高選擇、高靈敏度、高分辨等特點,與目前新興的中紅外量子級聯(lián)激光器(QuantumCascadeLaser,QCL)相結合,可實現(xiàn)分子"基頻"吸收光譜測量,進一步提高檢測靈敏度,達到溫室氣體區(qū)域環(huán)境監(jiān)測需求。激光氣體分析利用激光光譜技術，通過氣體對特定波長激光的吸收特性來檢測氣體濃度。適用于檢測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、快速響應和非接觸式檢測的特點，激光氣體分析儀在工業(yè)過程控制、環(huán)境監(jiān)測、安全與泄漏檢測、醫(yī)療與生命科學以及科研實驗室等多個領域中得到了廣泛應用。 天津水QCL激光器多少錢甲烷分子的基頻吸收帶位于在3.3μm附近的中紅外區(qū)域。因此用中紅外激光器探測甲烷氣體非常有益。

QCL激光器，得益于先進的量子級聯(lián)技術，實現(xiàn)了前所未有的高功率輸出，確保了激光的穩(wěn)定性和可靠性。這一技術突破，不僅提升了激光器的轉(zhuǎn)換效率，更將光譜線寬壓縮至極窄范圍，為用戶帶來了前所未有的度和高效性。與此同時，我們積極響應國家國產(chǎn)化號召，通過自主研發(fā)與自主生產(chǎn)，大幅度降低了成本，提升了產(chǎn)品的性價比，讓用戶能夠以更加實惠的價格，享受到的激光解決方案。

QCL激光器的又一大亮點。無論是光譜分析、材料加工，還是其他需要高功率激光支持的應用場景，我們的QCL激光器都能輕松應對，展現(xiàn)出強大的應用潛力和市場競爭力。

    激光器的發(fā)展里程碑如下：1960年發(fā)明的固態(tài)激光器和氣體激光器，1962年發(fā)明的雙極型半導體激光器和1994年發(fā)明的單極型量子級聯(lián)激光器（QCL）是激光領域的三個重大變革性里程碑。量子級聯(lián)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(tǒng)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(fā)光波長由半導體能隙來決定，填補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(zhì)結薄層內(nèi)由量子限制效應引起的分離電子態(tài)之間產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)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(fā)光波長。量子級聯(lián)激光器比其它激光器的優(yōu)勢在于它的級聯(lián)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(fā)光。這個級聯(lián)過程使這些電子"循環(huán)"起來，從而造就了一種令人驚嘆的激光器。因此，量子級聯(lián)激光器的發(fā)明被視為半導體激光理論的一次變革和里程碑。 可調(diào)諧激光器以其獨特的波長可調(diào)諧特性，成為了現(xiàn)代激光科技的重要支柱。

    閾值電流密度較低帶間躍遷和子帶間躍遷示意圖常規(guī)半導體激光器是雙極性器件，導帶中的電子與價帶中的空穴復合生成光子，而量子級聯(lián)激光器是單極性器件，只靠導帶中子帶間電子的躍遷產(chǎn)生光子，如圖4所示，電子躍遷的始態(tài)與終態(tài)的曲線的曲率相同，這樣形成的增益譜很窄而且對稱，是量子級聯(lián)激光器能夠低閾值工作的一個原因。當然，QCL的閾值電流密度也與有源區(qū)設計，材料生長以及器件結構有關。尺寸較小圖5量子級聯(lián)激光器實物圖量子級聯(lián)激光器的尺寸較小，如圖5所示，量子級聯(lián)激光器管芯的長度一般為3mm，隨著激光器性能提高，可以將其封裝在方盒內(nèi)，從而方便地移動和操作。量子級聯(lián)激光器的工作溫度、輸出性能和波長覆蓋范圍在過去的20年取得了迅猛發(fā)展。其中，有兩個里程碑，一個是1997年室溫工作的分布反饋量子級聯(lián)激光器（DFB-QCL）的研制成功，實現(xiàn)了波長為μm和8μm的DFB-QCL的室溫工作，其中μm的激光器300K時峰值功率為60mW；另一個是2002年實現(xiàn)了波長為μm量子級聯(lián)激光器的室溫連續(xù)工作，器件在292K時輸出功率為17mW，比較高連續(xù)工作溫度為321K。 紅外氣體傳感器是通過測量被測氣體在特定的紅外波段吸收了多少光的能量來計算濃度的。山東HerriotQCL激光器

QCL在高靈敏檢測方面具備天然的優(yōu)勢，可能成為呼吸氣體分析技術領域瓶頸的可靠解決方案。山東HerriotQCL激光器

    量子級聯(lián)激光器輸出功率較高圖3量子級聯(lián)激光器有源區(qū)工作示意圖（兩個周期）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應用中會需要不同的功率，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，可以滿足更多的應用場景。QCL輸出功率較高的原因可以歸結于其本身的有源區(qū)結構設計，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，電子流通過一系列的子帶和微帶，實現(xiàn)子帶中的上能級電子的集聚，之后迅速躍遷到下能級并產(chǎn)生光子，之后注入?yún)^(qū)再重復利用電子流，使之進入下一個循環(huán)。理論上一個電子可以產(chǎn)生與有源區(qū)級數(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)的半導體激光器中，一個電子在與空穴相遇后輻射出一個光子�？墒覝毓ぷ髟S多應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)半導體激光器中電子和空穴的分布對溫度十分敏感，在長波長區(qū)域。 山東HerriotQCL激光器

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