1994年4月，貝爾實驗室在《科學》上報道了***個子帶間量子級聯激光器。帶間級聯和量子級聯激光器的研究都源于早期對于半導體超晶格的研究以及通過子帶間躍遷實現激光器的探索。在帶間級聯激光器提出的2～3年內，空穴注入區(qū)就已經提出并加入到了帶間級聯激光器的結構中。同時，W型二類量子阱的概念也被提出，并取代了原先的單邊型的二類量子阱。空穴注入區(qū)和W型有源區(qū)的設計直到***也一直被采用。1997年，由休斯頓大學和桑迪亞國家實驗室合作完成的***臺可達170K低溫工作的帶間級聯激光器被報道出來，此后，對于二類量子阱的研究也取得了一定進展，而帶間級聯激光器也在1998～2000年工作溫度逐漸提升至250～286K，微分量子效率超過了傳統(tǒng)極限的100%，從而證實了級聯過程。里程碑式的突破是在2002年，研究人員Yang等實現了***臺室溫脈沖激射的帶間級聯激光器，由18個周期構成。 利用QCL作為光源則在很大程度上擴展了可探測波段，也在一定程度上提高了探測極限。吉林COQCL激光器

    當紅外輻射的能量與氣體分子振動躍遷所需的能量相匹配時，氣體分子會吸收特定波長的紅外光，導致透過光的強度減弱，從而形成特征吸收峰。輻射光子的能量與分子振動躍遷的能量差相等。l分子振動伴隨偶極矩的變化（紅外活性）。分子在紅外光譜中表現出基頻、倍頻和組合頻吸收峰。l每種氣體分子具有獨特的紅外吸收譜帶，這種特征吸收峰可以用來識別氣體種類。絕大多數氣態(tài)化學物質在中紅外光譜區(qū)（≈2-25m）都顯示出基本的振動吸收帶，這些基本帶對光的吸收提供了一種幾乎通用的檢測手段。光學技術的主要特征是對痕量氣體的非侵入式原位檢測能力。目前中紅外激光在定量痕量氣體檢測中的應用必將代替近紅外成為下一代高精度的選擇。進入21世紀全球環(huán)境問題日益突出，各國都在在努力減少溫室氣體排放。二氧化碳（CO2）通常被稱為溫室氣體，但其他使全球環(huán)境惡化的氣體還包括二氧化硫（SO2）和二氧化氮（NO2）。此外，在氣體泄漏檢測和性氣體的集中監(jiān)控是預防災難中激光法可以采取有效報警措施從而可以避免風險于災難之前。激光吸收光譜法是檢測微量氣體的方法之一。它使用分布式反饋激光二極管（DFB-LD）檢測某種氣體，該二極管具有特定于該氣體的光吸收波長。 四川加工QCL激光器加工分布式反饋激光二極管（DFB-LD）檢測某種氣體，該二極管具有特定于該氣體的光吸收波長。

    TDLAS技術具有高靈敏度、高光譜分辨率、快速響應等優(yōu)點，廣泛應用于氣體的痕量探測。利用氣體吸收譜線隨溫度、氣壓等因素變化的特性，該技術可實現對氣體體系溫度、濃度、速度和流量等參數的測量。無干擾、低價、可小型化等是TDLAS技術的主要優(yōu)點。我們致力于發(fā)展高速（微秒級）、高靈敏（ppb級）、可攜帶式的基于可調諧半導體激光器的氣體測量技術方法，拓展在航空航天、石油化工和燃燒等領域的應用。調諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）是激光氣體分析儀**常用的技術之一。其工作原理如下：激光光源：使用調諧半導體激光器作為光源，能夠在特定的窄波段范圍內快速調諧激光波長，精確匹配待測氣體的吸收峰。氣體吸收過程：激光器發(fā)射的窄帶單色激光穿過待測氣體樣品。由于特定氣體分子在特定波長處具有吸收峰，部分激光能量被吸收，導致光強度減弱。探測器測量：激光通過氣體后，剩余的激光光強被探測器接收。探測器將光信號轉換為電信號，測量激光強度的衰減。信號處理與濃度計算：分析儀通過計算吸收光譜的強度和形狀，使用朗伯-比爾定律（Beer-LambertLaw）來推導出氣體的濃度。TDLAS技術的高分辨率和高靈敏度使其能夠準確檢測低濃度的氣體。

    量子級聯激光器輸出功率較高圖3量子級聯激光器有源區(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。內量子效率是指每秒注入有源區(qū)的電子-空穴對數能夠產生的光子數多少。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，實現子帶中的上能級電子的集聚，之后迅速躍遷到下能級并產生光子，之后注入區(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生與有源區(qū)級數相同的光子數，從而內量子效率較高，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。可室溫工作許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。 QCL由二次諧波從而對污染氣體進行定性或者定量分析，具有高分辨率、高靈敏度以及響應時間快等特點。

    帶間級聯激光器（ICL）是實現3～5μm波段中紅外激光器的重要前沿，其在半導體光電器件技術、氣體檢測、醫(yī)學醫(yī)療以及自由空間光通信等領域具有重要科學意義和應用價值。近年來，半導體帶間級聯激光器的量子阱能帶理論設計方法和激光器制備**技術得到迅速提升。帶間級聯激光器是一種以族體系為主，通過量子工程的能帶設計及其材料外延、工藝制作而成的可以工作于中紅外波段的激光器。由于結合了傳統(tǒng)的量子阱激光器較長的上能級載流子復合壽命，以及量子級聯激光器（QCL）通過級聯結構實現較高內量子效率的優(yōu)點，在中紅外波段具有較大的優(yōu)勢。研究背景中紅外波段包含了許多氣體分子的吸收峰，對于氣體分子而言，在中紅外波段的中心吸收截面一般比其在近紅外區(qū)的中心吸收截面高幾個數量級。因此，為了獲得更高的靈敏度和更低的檢測限，利用中紅外的可調諧半導體激光器吸收光譜技術（TDLAS）可以實現對特殊或有毒氣體的檢測。常見的位于中紅外波段的氣體分子如圖1所示，諸如礦井氣體甲烷（CH4）分子吸收峰位于3260nm，一氧化碳（CO）分子吸收峰位于4610nm，二氧化碳（CO2）分子吸收峰位于4230nm，氯化氫（HCl）分子吸收峰位于3395nm，溴化氫（HBr）分子吸收峰位于4020nm。 中紅外QCL用于燃氣管網巡檢中，解決巡檢效率低、氣體檢測準確度低、受環(huán)境影響大、智能化程度低等問題。湖南甲烷QCL激光器價格

可調諧半導體激光器調制光譜技術和二氧化碳檢測技術可以測得二氧化碳氣體濃度值。吉林COQCL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。可調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激光器(QuantumCascadeLaser,QCL)相結合,可實現分子"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。 吉林COQCL激光器

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