作为半导体激光技术发展的里程碑,量子级联激光器(QCL)使中远红外波段高可靠、高功率和高特征温度半导体激光器的实现成为可能,为气体分析等中红外应用提供了新型光源,因此QCL日益受到关注。尤其是近10年,越来越多的科研人员开始研究QCL在气体检测方面的应用,使得它的优势和潜力被更多的认识和挖掘。中远红外量子级联激光器(QCL)众所周知,QCL属于新一代半导体激光器,它的特性不同于传统半导体激光器。用中科院半导体所刘峰奇研究员的“两层含义”解释,应该更加形象。首先是量子含义,是指激光器由纳米级厚度的半导体异质结超薄层构成,利用量子限制效应,通过调节每层材料的厚度和子带间距,从而调节波长;其次是级联含义,它的有源区由多级耦合量子阱串接组成,可实现单电子注入的倍增光子输出,可望获得大功率,而普通的半导体激光器是利用电子空穴对的复合发射光子,这是普通激光器不具备的一个性能。 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。浙江NOQCL激光器价格
红外光谱检测方法主要有使用宽带光源的傅里叶变换红外光谱(FTIR)和非分散红外光谱(NDIR)技术,以及红外激光光谱技术。与使用宽带光源的FTIR和NDIR相比,红外激光光谱由于采用高单色性的红外激光作为光源,具有更高的光谱分辨率,不需要使用额外的分光部件,易于实现仪器的小型化。另外,高功率密度激光光源更方便实现长光程检测。红外激光光谱学依据波段分为近红外光谱和中红外光谱。近红外波段工作在-μm的近红外区,相应于某些分子的“泛频”谱带。分子在这些谱带的吸收系数比中红外的基频吸收要弱得多,一般要低2-3数量级。尽管如此,由III-V族化合物制成的半导体激光由于在通信和电子工业元件方面的广泛应用,其价格相对便宜,质量、性能和输出功率都相当优越,且在接近室温工作,使其在一些浓度较高或对灵敏度要求较低的污染源排放的气体监测中得到了很好的应用,足以达到ppm的检测水平,甚至到达ppb的水平,接近中红外光谱系统检测灵敏度的1-10%。 上海加工QCL激光器多少钱TDLAS:当激光波长与待测气体分子的吸收线匹配时,分子会吸收部分能量,透射光强度的变化,计算气体浓度。
中远红外波段包含了两个重要的大气窗口3-5μm和8-13μm波段,很多气体的特征吸收峰都在这个波段,如NO、CO、CO2、NH3、SO2、SO3等,还有一些人体疾病如糖尿病、、胸、肺、精神疾病等特征气体的吸收谱线也处于此波段,如图4。不同气体的特征吸收峰基于QCL的检测系统,具有体积小、检测速度快、精确度高等特点,可以广泛的应用在环境检测、痕量气体检测、医疗诊断等方面,基于QCL的气体检测系统是QCL重要的应用之一,如气体检测系统如图5。相比于传统的气体检测技术(电化学检测、气相色谱分析、红外LED),量子级联激光器在气体检测的优势如下:1、量子级联激光器具有很窄的光谱线宽,可以获得气体分子、原子光谱线中精细结构,因此基于量子级联激光器的气体检测系统分辨率要远高于其他光谱检测方法,而且系统中不需要分光器件,可以通过调谐QCL的波长,就可在光电探测器中直接得到其吸收光谱。2、QCL的光束质量好,其出射光的发散角小,可以利用光的反射来设计光学长程池从而增加系统的吸收光程,进而就可以提高系统的灵敏度,这对于低浓度的气体检测十分有效。
在当今高科技迅猛发展的时代,量子级联激光器(QCL激光器)凭借其性能,越来越受到气体检测领域的关注。作为一种高灵敏度的激光器,QCL激光器能够在极低浓度的气体环境下进行准确检测,为环境监测和工业应用提供可靠的数据支持。这一特性使得QCL激光器成为气体分析的工具,尤其在安全监测和环境保护等领域,其应用价值不可小觑。QCL激光器的另一个优势在于其强大的选择性。与其他类型的激光器相比,QCL激光器能够有效地区分不同气体分子的吸收特性。这意味着在复杂的气体混合环境中,QCL激光器能够精确识别特定气体的存在,从而减少误报的可能性,极大地提高了检测的可靠性和准确性。这种选择性不仅提升了产品的市场竞争力,同时也为客户带来了更高的满意度。 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。
在现代民用领域,QCL激光器(量子级联激光器)作为红外对抗系统的重要组成部分,正逐渐显示出其不可或缺的地位。随着技术的不断进步,以及对安全和效率的日益重视,QCL激光器在红外对抗中的应用案例层出不穷,展现出其的性能和的适用性。以某国家的防空系统为例,该系统在面对敌方导弹威胁时,采用了QCL激光器红外对抗技术。这一技术通过精确发射特定波长的激光,成功地干扰了敌方导弹的红外寻的系统,显著提高了防空能力。通过这种方式,防空系统不仅能够有效保护关键设施的安全,还能够降低潜在的经济损失。这一成功应用案例展示了QCL激光器在实际战斗环境中的高效性和实用性,同时也反映了现代中科技应用的重要性。 可调谐激光器的广波长调谐能力和高精度控制特性,使其在多个领域具有巨大的应用潜力。陕西气体检测QCL激光器封装
基于光谱学原理的气体检测,有非接触、快响应、高灵敏、大范围监测等优点,是温室气体监测技术的主流方向。浙江NOQCL激光器价格
TDLAS技术具有高灵敏度、高光谱分辨率、快速响应等优点,广泛应用于气体的痕量探测。利用气体吸收谱线随温度、气压等因素变化的特性,该技术可实现对气体体系温度、浓度、速度和流量等参数的测量。无干扰、低价、可小型化等是TDLAS技术的主要优点。我们致力于发展高速(微秒级)、高灵敏(ppb级)、可携带式的基于可调谐半导体激光器的气体测量技术方法,拓展在航空航天、石油化工和燃烧等领域的应用。调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)是激光气体分析仪**常用的技术之一。其工作原理如下:激光光源:使用调谐半导体激光器作为光源,能够在特定的窄波段范围内快速调谐激光波长,精确匹配待测气体的吸收峰。气体吸收过程:激光器发射的窄带单色激光穿过待测气体样品。由于特定气体分子在特定波长处具有吸收峰,部分激光能量被吸收,导致光强度减弱。探测器测量:激光通过气体后,剩余的激光光强被探测器接收。探测器将光信号转换为电信号,测量激光强度的衰减。信号处理与浓度计算:分析仪通过计算吸收光谱的强度和形状,使用朗伯-比尔定律(Beer-LambertLaw)来推导出气体的浓度。TDLAS技术的高分辨率和高灵敏度使其能够准确检测低浓度的气体。 浙江NOQCL激光器价格