寧夏CO2QCL激光器工廠

    紅外光譜檢測方法主要有使用寬帶光源的傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和非分散紅外光譜（NDIR）技術，以及紅外激光光譜技術。與使用寬帶光源的FTIR和NDIR相比，紅外激光光譜由于采用高單色性的紅外激光作為光源，具有更高的光譜分辨率，不需要使用額外的分光部件，易于實現儀器的小型化。另外，高功率密度激光光源更方便實現長光程檢測。紅外激光光譜學依據波段分為近紅外光譜和中紅外光譜。近紅外波段工作在－μm的近紅外區，相應于某些分子的“泛頻”譜帶。分子在這些譜帶的吸收系數比中紅外的基頻吸收要弱得多，一般要低2－3數量級。盡管如此，由III－V族化合物制成的半導體激光由于在通信和電子工業元件方面的廣泛應用，其價格相對便宜，質量、性能和輸出功率都相當優越，且在接近室溫工作，使其在一些濃度較高或對靈敏度要求較低的污染源排放的氣體監測中得到了很好的應用，足以達到ppm的檢測水平，甚至到達ppb的水平，接近中紅外光譜系統檢測靈敏度的1－10％。 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。寧夏CO2QCL激光器工廠

    在現代民用領域，QCL激光器（量子級聯激光器）作為紅外對抗系統的重要組成部分，正逐漸顯示出其不可或缺的地位。隨著技術的不斷進步，以及對安全和效率的日益重視，QCL激光器在紅外對抗中的應用案例層出不窮，展現出其的性能和的適用性。以某國家的防空系統為例，該系統在面對敵方導彈威脅時，采用了QCL激光器紅外對抗技術。這一技術通過精確發射特定波長的激光，成功地干擾了敵方導彈的紅外尋的系統，顯著提高了防空能力。通過這種方式，防空系統不僅能夠有效保護關鍵設施的安全，還能夠降低潛在的經濟損失。這一成功應用案例展示了QCL激光器在實際戰斗環境中的高效性和實用性，同時也反映了現代中科技應用的重要性。 海南水QCL激光器工廠基于光譜學原理的氣體檢測技術，有非接觸、快響應、高靈敏、大范圍監測等優點，是監測技術的主流研究方向。

    除了氣體檢測外，帶間級聯激光器也可用于***領域中。紅外半導體激光器由于體積小、效率高、易調制、環境適應強等優點在***領域得到了廣泛應用。紅外制導導彈已經從***代紅外尋的制導向第四代3～5μm中紅外波段凝視成像制導發展，該技術**提高了紅外制導導彈的靈敏度和抗干擾能力，使其獲得了更遠的攻擊距離。此外，中紅外波段還可以應用于工業過程控制、臨床呼吸診斷、紅外景象投影、醫學醫療和化學生物威脅探測等領域中；還可以作為光發射機進行通信，實現自由空間內的信息傳輸。目前，可以實現中紅外波段激光器的主要技術手段包括一類（type-Ⅰ）量子阱（QW）銻化鎵（GaSb）基的激光器及其形成的一類級聯量子阱激光器。此外還有目前在長波紅外和太赫茲波段非常熱門的量子級聯激光器。本文重點介紹帶間級聯激光器。

    激光器的發展里程碑如下：1960年發明的固態激光器和氣體激光器，1962年發明的雙極型半導體激光器和1994年發明的單極型量子級聯激光器（QCL）是激光領域的三個重大性里程碑。量子級聯激光器的工作原理與通常的半導體激光器截然不同，它打破了傳統p-n結型半導體激光器的電子-空穴復合受激輻射機制，其發光波長由半導體能隙來決定，填補了半導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體異質結薄層內由量子限制效應引起的分離電子態之間產生粒子數反轉，從而實現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光波長。量子級聯激光器比其它激光器的優勢在于它的級聯過程，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光。這個級聯過程使這些電子"循環"起來，從而造就了一種令人驚嘆的激光器。因此，量子級聯激光器的發明被視為半導體激光理論的一次和里程碑。 基于 TDLAS 技術的無創檢測方法，且效果明顯。

    常見的溫室氣體光譜學檢測技術主要包括非分散紅外光譜技術（NDIR）、傅立葉變換光譜技術（FTIR）、差分光學吸收光譜技術（DOAS）、差分吸收激光雷達技術（DIAL）、可調諧半導體激光吸收光譜技術（TDLAS）、離軸積分腔輸出光譜技術（OA-ICOS）、光腔衰蕩光譜技術（CRDS）、激光外差光譜技術（LHS）、空間外差光譜技術（SHS）等。其中，NDIR技術利用氣體分子對寬帶紅外光的吸收光譜強度與濃度成正比的關系，進行溫室氣體反演，具有結構簡單、操作方便、成本低廉等優點，但儀器的光譜分辨率和檢測靈敏度較低。FTIR技術通過測量紅外光的干涉圖，并對干涉圖進行傅立葉積分變換，從而獲得被測氣體紅外吸收光譜，能夠實現多種組分同時監測，適用于溫室氣體的本底、廓線和時空變化測量及其同位素探測，儀器系統較為復雜，價格比較昂貴。DOAS也是一種寬帶光譜檢測技術，能夠實現多氣體組分探測，儀器光譜分辨率較低，易受水汽和氣溶膠的影響。DIAL技術是一種利用氣體分子后向散射效應對氣體遙感探測的光譜技術，具有高精度、遠距離、高空間分辨等優點，系統較為復雜，成本較高。TDLAS技術利用窄線寬的可調諧激光光源，完整地掃描到氣體分子的一條或幾條吸收譜線。紅外氣體傳感器是通過測量被測氣體在特定的紅外波段吸收了多少光的能量來計算濃度的。內蒙古一氧化氮QCL激光器封裝

QCL則將范圍拓展到了中遠紅外波段，使其在氣體檢測、空間通訊等方面得到了越來越多的應用。寧夏CO2QCL激光器工廠

    相比較與其它激光器，量子級聯激光器的優點如下：1)中遠紅外和太赫茲波段出射；在QCL發明之前，半導體激光器的發射波長主要在可見光和近紅外波段，當我們需要使用中遠紅外和太赫茲波段的激光時，半導體激光器對此則有些無能為力，不同體系激光器激射波長范圍如圖3。QCL的發明，使得半導體激光器也能激射出中遠紅外和太赫茲波段的激光。如圖3.不同激光器發光范圍[15]2)寬波長范圍；QCL激射波長取決于子帶間能量差，可以通過設計量子阱層厚度來實現波長控制，所以量子級聯激光器的激射波長范圍極寬（約3-250μm），并且可以根據實際需求設計特定波長的激光輸出。3)體積小；QCL相比其它激光器如：一氧化碳激光器（激射波長為4-5μm）和二氧化碳激光器（激射波長為μm），具有體積小、重量輕的特點，其攜帶方便，便于系統化和集成化。4)單極型結構；傳統結構半導體激光器為雙極型，其出光原理依靠的是p-n結中導帶電子和價帶空穴復合所產生的受激輻射，而QCL全程只有電子參與，空穴并未參與輻射發光過程，所以量子級聯激光器為單極型激光器，且其出射的激光具有很好的單向偏振性。5)高的電子利用效率；因為QCL所獨特的級聯結構，電子在參與完子帶間躍遷發光后，并沒有湮滅。 寧夏CO2QCL激光器工廠