波長覆蓋范圍寬量子級聯(lián)激光器從波長設(shè)計原理上與常規(guī)半導(dǎo)體激光器不同,常規(guī)半導(dǎo)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(dǎo)帶中子帶間的能級間距決定的,可以通過調(diào)節(jié)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(yuǎn)紅外到THz波段。[2]單個激光器激射波長連續(xù)可調(diào)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(diào)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(diào)節(jié)以匹配其吸收線,也稱為分子“指紋”。另外,通過波長調(diào)節(jié)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(biāo)準(zhǔn)。單個激光器的激射波長可以通過改變溫度和工作電流進(jìn)行調(diào)諧,已有技術(shù)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(diào)諧范圍。 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。云南CO2QCL激光器
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(dǎo)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(lǐng)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(dǎo)體激光器截然不同,它打破了傳統(tǒng)p-n結(jié)型半導(dǎo)體激光器的電子-空穴復(fù)合受激輻射機(jī)制,其發(fā)光波長由半導(dǎo)體能隙來決定,填補(bǔ)了半導(dǎo)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(dǎo)體異質(zhì)結(jié)薄層內(nèi)由量子限制效應(yīng)引起的分離電子態(tài)之間產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn),從而實(shí)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(dǎo)體激光理論的一次變革和里程碑。 河南甲烷QCL激光器公司TDLAS能實(shí)現(xiàn)"原位、連續(xù)、實(shí)時測量",環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng),易于設(shè)備的小型化。
工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、化石燃料燃燒、機(jī)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(shù)是環(huán)境氣候研究的基礎(chǔ)和前提;诠庾V學(xué)原理的氣體檢測技術(shù),具有非接觸、快響應(yīng)、高靈敏、大范圍監(jiān)測等優(yōu)點(diǎn),是目前溫室氣體監(jiān)測技術(shù)的主流研究方向。針對當(dāng)前溫室氣體點(diǎn)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(xué)測量手段,開展地面探測、地基探測、機(jī)載探測和星載探測四種典型光學(xué)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(yīng)的能力強(qiáng),但從對全球升溫的貢獻(xiàn)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(xiàn)占到77%,濃度也呈現(xiàn)出逐年升高的趨勢。
量子級聯(lián)激光理論的創(chuàng)立和量子級聯(lián)激光器的發(fā)明使中遠(yuǎn)紅外波段高可靠、高功率和高特征溫度半導(dǎo)體激光器的實(shí)現(xiàn)成為可能。一般而言,量子級聯(lián)激光器系統(tǒng)包括量子級聯(lián)激光模塊,控制模塊以及接口模塊。量子級聯(lián)激光器從結(jié)構(gòu)上來說,可以分為分布反饋(DistributedFeedback)QCL,F(xiàn)-P(Fabry-Perot)QCL和外腔(ExternalCavity)QCL。量子級聯(lián)激光器由于其獨(dú)特的設(shè)計原理使其具有如下的獨(dú)特優(yōu)勢:1:可以提供超寬的光譜范圍(midIRtoTHz)。2:極好的波長可調(diào)諧性。3:很高的輸出功率,同時也可以工作在室溫環(huán)境下。目前國際上已研制出~19μm中遠(yuǎn)紅外量子級聯(lián)激光器系統(tǒng)。隨著技術(shù)的進(jìn)步,目前量子級聯(lián)激光器不但能以脈沖的方式工作,而且可以在連續(xù)工作的方式輸出大功率激光。激光模塊將QC激光器裝進(jìn)一個氣密性封裝內(nèi),比較大限度的保護(hù)了激光器的性能和壽命。 0.76~25μm 為近紅外,25~30μm 為中紅外,30~1000 μm為遠(yuǎn)紅外。
在性價比方面,QCL激光器同樣表現(xiàn)質(zhì)量。盡管其技術(shù)含量較高,但隨著生產(chǎn)工藝的不斷進(jìn)步以及市場需求的上升,QCL激光器的制造成本逐漸降低,使得越來越多的客戶能夠享受到這一先進(jìn)技術(shù)所帶來的好處。我們始終堅(jiān)持為客戶提供高質(zhì)量的產(chǎn)品,確保每一臺QCL激光器都經(jīng)過嚴(yán)格的測試和質(zhì)量控制,以滿足不同客戶的需求。創(chuàng)新性是QCL激光器在市場中脫穎而出的另一個關(guān)鍵因素。我們不斷進(jìn)行技術(shù)研發(fā),以提升QCL激光器的性能,從而適應(yīng)不斷變化的市場需求。無論是在新材料的應(yīng)用,還是在激光器設(shè)計的優(yōu)化上,我們都力求為客戶提供前沿的技術(shù)解決方案。此外,我們還關(guān)注如何提升激光器的耐用性和穩(wěn)定性,以確保其在各種工況下的可靠運(yùn)行。為了提高客戶的滿意度,我們不僅關(guān)注產(chǎn)品本身的質(zhì)量和性能,還注重售后服務(wù)的完善。擁有一支專業(yè)的技術(shù)支持團(tuán)隊(duì),確?蛻粼谑褂眠^程中能夠獲得及時有效的幫助。我們定期開展客戶培訓(xùn),分享新的使用技巧和維護(hù)知識,通過不斷傾聽客戶的反饋,我們力求在每一個細(xì)節(jié)上做到更好,確保客戶的每一次使用體驗(yàn)都得到了提升。 TDLAS:當(dāng)激光波長與待測氣體分子的吸收線匹配時,分子會吸收部分能量,透射光強(qiáng)度的變化,計算氣體濃度。河北制造QCL激光器價格
QCL則將范圍拓展到了中遠(yuǎn)紅外波段,使其在氣體檢測、空間通訊等方面得到了越來越多的應(yīng)用。云南CO2QCL激光器
直接吸收光譜技術(shù)是通過調(diào)諧激光頻率到選擇吸收譜線透過率和譜線形狀進(jìn)行分析,并獲取一些重要信息,如吸收譜線強(qiáng)度和增寬系數(shù)。從這些光譜測量得到信息可以推斷出氣體溫度、濃度、氣流速度以及壓力等參數(shù)值。信號發(fā)生器發(fā)生鋸齒波或三角波掃描信號給激光驅(qū)動器驅(qū)動DFB激光器,激光器輸出激光通過待測氣體,光電探測器接收到透射光,并通過對光強(qiáng)信號進(jìn)行分析,從而測量得到氣體濃度值。實(shí)現(xiàn)直接吸收光譜檢測透射光容易受到背景噪聲的干擾、激光器光強(qiáng)波動等因素的影響,為了減小噪聲的干擾,通常會使用高靈敏光譜技術(shù),如采用波長調(diào)制技術(shù)對目標(biāo)信號進(jìn)行高頻調(diào)制,實(shí)現(xiàn)抑制高頻背景噪聲,從而極大提高探測靈敏度和精度。信號發(fā)生器發(fā)生鋸齒波或三角波掃描信號疊加快速正弦頻率f的調(diào)制信號給激光驅(qū)動器驅(qū)動DFB激光器,激光器輸出調(diào)制光經(jīng)過待測氣體,光電探測器接收到吸收后光強(qiáng),此時將光信號轉(zhuǎn)換成電信號輸入到鎖相放大器對信號進(jìn)行解調(diào)輸出波長調(diào)制的諧波信號,根據(jù)諧波信號的值計算得到此時氣體濃度值。 云南CO2QCL激光器
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