青海COQCL激光器公司

    中遠紅外波段包含了兩個重要的大氣窗口3-5μm和8-13μm波段，很多氣體的特征吸收峰都在這個波段，如NO、CO、CO2、NH3、SO2、SO3等，還有一些人體疾病如糖尿病、、胸、肺、精神疾病等特征氣體的吸收譜線也處于此波段，如圖4。不同氣體的特征吸收峰基于QCL的檢測系統，具有體積小、檢測速度快、精確度高等特點，可以廣泛的應用在環境檢測、痕量氣體檢測、醫療診斷等方面，基于QCL的氣體檢測系統是QCL重要的應用之一，如氣體檢測系統如圖5。相比于傳統的氣體檢測技術（電化學檢測、氣相色譜分析、紅外LED），量子級聯激光器在氣體檢測的優勢如下：1、量子級聯激光器具有很窄的光譜線寬，可以獲得氣體分子、原子光譜線中精細結構，因此基于量子級聯激光器的氣體檢測系統分辨率要遠高于其他光譜檢測方法，而且系統中不需要分光器件，可以通過調諧QCL的波長，就可在光電探測器中直接得到其吸收光譜。2、QCL的光束質量好，其出射光的發散角小，可以利用光的反射來設計光學長程池從而增加系統的吸收光程，進而就可以提高系統的靈敏度，這對于低濃度的氣體檢測十分有效。 TDLAS利用可調諧半導體激光器的窄線寬和波長隨注入電流變化，對分子的單個或幾個相近的吸收線進行測量。青海COQCL激光器公司

    波長覆蓋范圍寬量子級聯激光器從波長設計原理上與常規半導體激光器不同，常規半導體激光器的激射波長受限于材料自身的禁帶寬度，而QCL的激射波長是由導帶中子帶間的能級間距決定的，可以通過調節量子阱/壘層的厚度改變子帶間的能級間距，從而改變QCL的激射波長。從理論上講，QCL可以覆蓋中遠紅外到THz波段。[2]單個激光器激射波長連續可調諧對于各種氣體的檢測，需要激光器的波長精確平滑地從一個波長調諧到另一個波長。對于特定氣體的檢測，波長更需要精確的調節以匹配其吸收線，也稱為分子“指紋”。另外，通過波長調節以匹配氣體的第二條吸收線，可以用來作為條吸收線是否正確的判斷標準。單個激光器的激射波長可以通過改變溫度和工作電流進行調諧，已有技術通過改變激光器的工作溫度，得到波長9μm激光器中心頻率，約為10cm-1。而使用外置光柵，可以得到更寬的波長調諧范圍。 吉林國產QCL激光器定制QCL有著非常重要的用途，高精度痕量氣體傳感、自由空間光通信、定向紅外干擾等。

    可調諧半導體激光吸收光譜（TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy）技術主要是利用可調諧半導體激光器的窄線寬和波長隨注入電流改變的特性實現對分子的單個或幾個距離很近很難分辨的吸收線進行測量。TDLAS通常是用單一窄帶的激光頻率掃描一條**的氣體吸收線。為了實現比較高的選擇性，分析一般在低壓下進行，這時吸收線不會因為壓力而加寬。這種測量方法是Hinkley和Reid提出的，現在已經發展成為了非常靈敏和常用的大氣中痕量氣體的監測技術。具有高靈敏度、實時、動態、多組分同時測量的優點。由于半導體激光器的高單色性，可以利用待測氣體分子的一條孤立的吸收譜線進行測量，避免了不同分子光譜的交叉干擾，從而準確的鑒別出待測氣體。可調諧紅外激光光譜技術獨特的優勢以及在許多領域有著潛在的重要應用價值，是近年來非常熱門的研究領域之一。可調諧半導體激光器，目前常用于TDLAS技術的可調諧半導體激光器包括：法珀（Fabry-Perot）激光器、分布反饋式(DistributedFeedback)半導體激光器、分布布喇格反射（DistributedBraggreflector）激光器、垂直腔表面發射（Vertical-cavitysurface-emitting）激光器和外腔調諧半導體激光器。

    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。 DFB激光器能避免其他背景氣體的交叉干擾，使檢測系統具有較好的測量精度。

    氣體分析儀主要利用激光光譜技術，通過氣體對特定波長的激光吸收特性來檢測氣體濃度。1.激光吸收光譜原理激光吸收光譜法基于不同氣體分子對特定波長的激光具有不同的吸收特性。當激光光束穿過氣體樣品時，特定氣體分子會吸收與其吸收光譜相匹配的激光波長。通過測量吸收后的激光強度變化，可以確定氣體的濃度。2.調諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）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。3.光聲光譜（PAS）光聲光譜（PhotoacousticSpectroscopy。 QCL激光器的基本結構包括FP-QCL、DFB-QCL和ECqcL。遼寧CO2QCL激光器批發

QCL在高靈敏檢測方面具備天然的優勢，可能成為呼吸氣體分析技術領域瓶頸的可靠解決方案。青海COQCL激光器公司

    基于可調諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）技術的在線監測系統，以其高靈敏度、高分辨率及實時響應的優勢，在環境監測領域展現出了廣闊的應用前景。本研究首先解析了TDLAS技術的基本原理，明確了其在氨逃逸檢測中的獨特作用機制，進而設計了包含穩定系統架構與精細功能模塊劃分的氨逃逸在線監測系統。在系統實現階段，通過精心挑選的硬件組件與優化的軟件算法，確保了系統的高效運行與準確監測。隨后，對系統進行了的性能測試，結果表明，該系統能夠實時監測并準確記錄氨逃逸數據，為環境保護與工業安全生產提供了有力的技術支持。本研究不僅豐富了TDLAS技術在環境監測領域的應用案例，也為氨逃逸監測技術的發展提供了新的思路與方向。未來，隨著技術的不斷進步與應用的持續拓展，TDLAS技術有望在更多領域發揮重要作用，推動環境監測技術的整體發展。 青海COQCL激光器公司