內(nèi)蒙古CO2QCL激光器封裝

來源: 發(fā)布時(shí)間:2025-04-11

    在環(huán)境污染分子的監(jiān)測(cè)分析中,典型的應(yīng)用有、、。近紅外光譜的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是壓力加寬不是一個(gè)很大的問題,因此可以在近大氣壓或開放光程工作。缺點(diǎn)是有許多分子在該譜區(qū)沒有吸收,雖然在測(cè)量復(fù)雜混合物時(shí),這也許是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。中紅外波段工作在3-13μm的“指紋”區(qū),是氣體分子基帶吸收。這個(gè)波段分子吸收線的強(qiáng)度比近紅外波段要大幾個(gè)量級(jí)。如:CH4在,理論檢測(cè)下限可達(dá);CO在,理論檢測(cè)可達(dá)。通常分子在這個(gè)波段的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)光譜譜線非常豐富密集,典型的光譜線寬約為2×10-3cm-1(~60MHz)。中紅外波段激光光譜技術(shù)目前主要受到激光光源的限制,但近幾年來,隨著紅外激光技術(shù)的發(fā)展和新型中紅外相干光源技術(shù)的發(fā)展,在中紅外波段進(jìn)***體分子的超高靈敏檢測(cè)技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。 DFB激光器能避免其他背景氣體的交叉干擾,使檢測(cè)系統(tǒng)具有較好的測(cè)量精度。內(nèi)蒙古CO2QCL激光器封裝

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    量子級(jí)聯(lián)激光器(QuantumCascadeLaser)是一種能夠發(fā)射光譜在中紅外和遠(yuǎn)紅外頻段激光的半導(dǎo)體激光器。它是由貝爾實(shí)驗(yàn)室于1994年率先實(shí)現(xiàn)。隨著量子級(jí)聯(lián)激光器技術(shù)的日趨成熟,它開始被較多地應(yīng)用于科學(xué)和工程研究。由于其明顯優(yōu)勢(shì),在氣體檢測(cè)領(lǐng)域得到了迅速推廣。基于量子級(jí)聯(lián)激光器的紅外光譜氣體檢測(cè)技術(shù)具有靈敏度高、檢測(cè)速度快等優(yōu)點(diǎn),特別是在高精度光譜檢測(cè)方面所具有的明顯優(yōu)勢(shì),使其成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。量子級(jí)聯(lián)激光器(QuantumcascadeLaser,QCL)是基于半導(dǎo)體耦合量子阱子帶(一般為導(dǎo)帶)間的電子躍遷所產(chǎn)生的一種單極性光源。量子(quantum)指的是通過調(diào)整有源區(qū)量子阱的厚度可以改變子帶的能級(jí)間距,實(shí)現(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)的“裁剪”,另外也指器件的尺寸較小。級(jí)聯(lián)(cascade)的意思是有源區(qū)中上一組成部分的輸出是下一部分的輸入,一級(jí)接一級(jí)串聯(lián)在一起。激光器(Laser)是指產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的光源。量子級(jí)聯(lián)激光器的波長(zhǎng)可以覆蓋在、通信、氣體檢測(cè)等領(lǐng)域極具應(yīng)用價(jià)值的中遠(yuǎn)紅外波段。 青海氧化亞氮QCL激光器TDLAS技術(shù)采用的半導(dǎo)體激光光源的光譜,寬度遠(yuǎn)小于氣體吸收譜線的展寬,得到單線吸收光譜。

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    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(jí)聯(lián)激光器(QCL)是激光領(lǐng)域的三個(gè)重大變革性里程碑。量子級(jí)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(zhǎng)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(zhǎng)。量子級(jí)聯(lián)激光器比其它激光器的優(yōu)勢(shì)在于它的級(jí)聯(lián)過程,電子從高能級(jí)跳躍到低能級(jí)過程中,不但沒有損失,還可以注入到下一個(gè)過程再次發(fā)光。這個(gè)級(jí)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(jí)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。

    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(zhǎng)的紅外射線照射到物質(zhì)的分子上,某些特定波長(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)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(cè)定分子結(jié)構(gòu)的**有用方法之一。 在環(huán)境監(jiān)控,醫(yī)學(xué)應(yīng)用等痕量氣體檢測(cè)中,要求QCL單縱模,寬調(diào)諧,高功率,低閾值,高光束質(zhì)量的工作.

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    作為半導(dǎo)體激光技術(shù)發(fā)展的里程碑,量子級(jí)聯(lián)激光器(QCL)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,為氣體分析等中紅外應(yīng)用提供了新型光源,因此QCL日益受到關(guān)注。尤其是近10年,越來越多的科研人員開始研究QCL在氣體檢測(cè)方面的應(yīng)用,使得它的優(yōu)勢(shì)和潛力被更多的認(rèn)識(shí)和挖掘。中遠(yuǎn)紅外量子級(jí)聯(lián)激光器(QCL)眾所周知,QCL屬于新一代半導(dǎo)體激光器,它的特性不同于傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器。用中科院半導(dǎo)體所劉峰奇研究員的“兩層含義”解釋,應(yīng)該更加形象。首先是量子含義,是指激光器由納米級(jí)厚度的半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)超薄層構(gòu)成,利用量子限制效應(yīng),通過調(diào)節(jié)每層材料的厚度和子帶間距,從而調(diào)節(jié)波長(zhǎng);其次是級(jí)聯(lián)含義,它的有源區(qū)由多級(jí)耦合量子阱串接組成,可實(shí)現(xiàn)單電子注入的倍增光子輸出,可望獲得大功率,而普通的半導(dǎo)體激光器是利用電子空穴對(duì)的復(fù)合發(fā)射光子,這是普通激光器不具備的一個(gè)性能。 分布式反饋激光二極管(DFB-LD)檢測(cè)某種氣體,該二極管具有特定于該氣體的光吸收波長(zhǎng)。河北CH4QCL激光器哪家好

TDLAS利用半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧特性,可獲得待測(cè)氣體特征吸收峰的吸收光譜,對(duì)氣體定量的分析。內(nèi)蒙古CO2QCL激光器封裝

    復(fù)雜生態(tài)環(huán)境溫室氣體不同空間、時(shí)間尺度的濃度監(jiān)測(cè)是了解溫室氣體源與匯的基礎(chǔ)。目前適應(yīng)生態(tài)環(huán)境溫室氣體長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段仍有待研究。可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy,TDLAS)是一種非侵入式光譜測(cè)量技術(shù),具有高選擇、高靈敏度、高分辨等特點(diǎn),與目前新興的中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器(QuantumCascadeLaser,QCL)相結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)分子"基頻"吸收光譜測(cè)量,進(jìn)一步提高檢測(cè)靈敏度,達(dá)到溫室氣體區(qū)域環(huán)境監(jiān)測(cè)需求。激光氣體分析利用激光光譜技術(shù),通過氣體對(duì)特定波長(zhǎng)激光的吸收特性來檢測(cè)氣體濃度。適用于檢測(cè)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(yīng)和非接觸式檢測(cè)的特點(diǎn),激光氣體分析儀在工業(yè)過程控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全與泄漏檢測(cè)、醫(yī)療與生命科學(xué)以及科研實(shí)驗(yàn)室等多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。 內(nèi)蒙古CO2QCL激光器封裝

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