量子级联激光器输出功率较高图3量子级联激光器有源区工作示意图(两个周期)比起中红外波段其它光源,QCL的输出功率较高。不同的激光气体检测应用中会需要不同的功率,故激光器的高功率工作是非常必要的。改变工作电流就可以改变激光器的输出功率,高功率的激光器能够提供的功率范围大,可以满足更多的应用场景。QCL输出功率较高的原因可以归结于其本身的有源区结构设计,其电子利用效率较高。内量子效率是指每秒注入有源区的电子-空穴对数能够产生的光子数多少。图3给出典型的QCL有源区工作示意图,电子流通过一系列的子带和微带,实现子带中的上能级电子的集聚,之后迅速跃迁到下能级并产生光子,之后注入区再重复利用电子流,使之进入下一个循环。理论上一个电子可以产生与有源区级数相同的光子数,从而内量子效率较高,输出的功率也就越大。而常规的半导体激光器中,一个电子在与空穴相遇后辐射出一个光子。可室温工作许多应用中需要激光器能室温工作(室温脉冲或室温连续工作)。器件低温工作时需将激光器放置在液氮制冷的杜瓦中,将增大系统体积,而且不利于激光器的光束整形。而常规半导体激光器中电子和空穴的分布对温度十分敏感,在长波长区域。 激光气体分析被用于各种气体检测研究。高精度和灵敏度使其成为研究气体环境科学和物理化学性质的理想设备。湖南CO2QCL激光器
宁波宁仪信息技术有限公司是一家专注于高精度红外激光器研发与应用的,致力于为气体分析领域提供的解决方案。我们不仅关注技术的创新,更注重技术在实际应用中的有效性与可靠性。通过利用先进的激光技术,我们能够实时监测气体成分浓度,从而确保环境的安全与质量控制,为客户创造更大的价值。在工业生产中,我们的气体分析仪器能够实时监测有害气体的浓度变化,为企业的安全生产提供保障。在环境监测方面,我们的产品能够帮助及环保机构精确掌握环境污染情况,及时采取措施,保护生态环境。而在医疗检测领域,我们的高精度仪器则为疾病的早期诊断提供了可靠的数据支持,助力医疗卫生事业的发展。我们始终秉持“创新、专业、服务”的理念,积极推动技术进步与产品升级。技术的不断迭代与更新是我们永恒的追求,因此我们在研发中不断引入新材料、新工艺,力求将的科学技术应用于我们的产品中,以更好地满足客户的需求。 重庆N2OQCL激光器加工可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)是一种 具有高分辨率、高灵敏度、快速检测特点的气体检测 技术。
TDLAS能实现"原位、连续、实时测量",环境适应力强,易于设备的小型化。因此可以挣脱实验室的束缚,在产业应用中大展拳脚。比如大气环境在线监测、发动机效率检测、汽车尾气测量、工业过程气体实时监测等等。TDLAS利用半导体激光器的波长调谐特性,可获得被选定的待测气体特征吸收峰的吸收光谱,从而对气体定性或者定量的分析。每种气体分子的吸收峰受其他气体吸收干扰很小,所以也称之为"分子的指纹峰"TDLAS技术简单来说就是这些气体"分子指纹"的识别系统,具有很强的选择性。此外,TDLAS的检测灵敏度也是较高的,不过检出限能达到怎样的量级,就和所用光源有着很大的关系。常见的污染气体的"指纹峰"主要集中在4μm-10μm,基本是中红外的天下,所以,作为中红外激光光源的QCL,则可展现性能优势。再加之高输出功率,检出限可达到ppb,甚至ppt级别。这比传统的近红外光源所能达到的水平,整整高出了3~6个量级。
大气中CO2、CH4、N2O三大温室气体的特征吸收光谱主要位于近红外和中红外光波段,其中近红外波段波长在-μm范围,对应于气体分子的“泛频”吸收谱带,而中红外波段波长位于-25μm范围,对应于气体分子的“基频”吸收谱带,吸收强度要明显高于近红外波段,适用于浓度痕量气体分子的高灵敏检测。针对目前温室气体多目标场景监测需求,研究人员开展了不同形式的探测方法研究,主要包括地面探测、地基探测、机载探测和星载探测,综合运用各种吸收光谱技术和仪器,通过扫描获取温室气体红外波段的特征吸收光谱,经过光电信号转换、光谱信号采集、浓度算法解析、软件数据处理等技术过程,能够实现温室气体多组分高灵敏时空分辨观测。 甲烷分子的基频吸收带位于在3.3μm附近的中红外区域。因此用中红外激光器探测甲烷气体非常有益。
当红外辐射的能量与气体分子振动跃迁所需的能量相匹配时,气体分子会吸收特定波长的红外光,导致透过光的强度减弱,从而形成特征吸收峰。辐射光子的能量与分子振动跃迁的能量差相等。l分子振动伴随偶极矩的变化(红外活性)。分子在红外光谱中表现出基频、倍频和组合频吸收峰。l每种气体分子具有独特的红外吸收谱带,这种特征吸收峰可以用来识别气体种类。绝大多数气态化学物质在中红外光谱区(≈2-25µm)都显示出基本的振动吸收带,这些基本带对光的吸收提供了一种几乎通用的检测手段。光学技术的主要特征是对痕量气体的非侵入式原位检测能力。目前中红外激光在定量痕量气体检测中的应用必将代替近红外成为下一代高精度的选择。进入21世纪全球环境问题日益突出,各国都在在努力减少温室气体排放。二氧化碳(CO2)通常被称为温室气体,但其他使全球环境恶化的气体还包括二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)。此外,在气体泄漏检测和性气体的集中监控是预防灾难中激光法可以采取有效报警措施从而可以避免风险于灾难之前。激光吸收光谱法是检测微量气体的方法之一。它使用分布式反馈激光二极管(DFB-LD)检测某种气体,该二极管具有特定于该气体的光吸收波长。 在材料科学领域,可调谐激光器可以用于精确控制材料的加工和改性过程。湖南加工QCL激光器报价
在大气污染监控中,QCL能够准确检测大气中的微量成分,为环境保护提供有力支持。湖南CO2QCL激光器
QCL激光器的基本结构包括FP-QCL(上图)、DFB-QCL(中图)和ECqcL(下图)。增益介质显示为灰色,波长选择机制为蓝色,镀膜面为橙色,输出光束为红色。1.**简单的结构是F-P腔激光器(FP-QCL)。在F-P结构中,切割面为激光提供反馈,有时也使用介质膜以优化输出。2.第二种结构是在QC芯片上直接刻分布反馈光栅。这种结构(DFB-QCL)可以输出较窄的光谱,但是输出功率却比FP-QCL结构低很多。通过**大范围的温度调谐,DFB-QCL还可以提供有限的波长调谐(通过缓慢的温度调谐获得10~20cm-1的调谐范围,或者通过快速注进电流加热调谐获得2~3cm-1的范围)。3.第三种结构是将QC芯片和外腔结合起来,形成ECqcL。这种结构既可以提供窄光谱输出,又可以在QC芯片整个增益带宽上(数百cm-1)提供快调谐(速度超过10ms)。由于ECqcL结构使用低损耗元件,因此它可在便携式电池供电的条件下高效运作。 湖南CO2QCL激光器