云南水QCL激光器

    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(lái)越多的科研人員開(kāi)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?zhuān)瑧?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(guò)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。 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。云南水QCL激光器

    QCL激光器的基本結(jié)構(gòu)包括FP-QCL、DFB-QCL和ECqcL。增益介質(zhì)顯示為灰色，波長(zhǎng)選擇機(jī)制為藍(lán)色，鍍膜面為橙色，輸出光束為紅色。1.簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)是F-P腔激光器（FP-QCL）。在F-P結(jié)構(gòu)中，切割面為激光提供反饋，有時(shí)也使用介質(zhì)膜以優(yōu)化輸出。2.第二種結(jié)構(gòu)是在QC芯片上直接刻分布反饋光柵。這種結(jié)構(gòu)（DFB-QCL）可以輸出較窄的光譜，但是輸出功率卻比FP-QCL結(jié)構(gòu)低很多。通過(guò)大范圍的溫度調(diào)諧，DFB-QCL還可以提供有限的波長(zhǎng)調(diào)諧（通過(guò)緩慢的溫度調(diào)諧獲得10~20cm-1的調(diào)諧范圍，或者通過(guò)快速注進(jìn)電流加熱調(diào)諧獲得2~3cm-1的范圍）。3.第三種結(jié)構(gòu)是將QC芯片和外腔結(jié)合起來(lái)，形成ECqcL。這種結(jié)構(gòu)既可以提供窄光譜輸出，又可以在QC芯片整個(gè)增益帶寬上（數(shù)百cm-1）提供快調(diào)諧（速度超過(guò)10ms）。由于ECqcL結(jié)構(gòu)使用低損耗元件，因此它可在便攜式電池供電的條件下高效運(yùn)作。 廣東標(biāo)準(zhǔn)QCL激光器工廠基于光譜學(xué)原理的氣體檢測(cè)，有非接觸、快響應(yīng)、高靈敏、大范圍監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，是溫室氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)的主流方向。

    帶間級(jí)聯(lián)激光器（ICL）是實(shí)現(xiàn)3～5μm波段中紅外激光器的重要前沿，其在半導(dǎo)體光電器件技術(shù)、氣體檢測(cè)、醫(yī)學(xué)醫(yī)療以及自由空間光通信等領(lǐng)域具有重要科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。近年來(lái)，半導(dǎo)體帶間級(jí)聯(lián)激光器的量子阱能帶理論設(shè)計(jì)方法和激光器制備**技術(shù)得到迅速提升。帶間級(jí)聯(lián)激光器是一種以?族體系為主，通過(guò)量子工程的能帶設(shè)計(jì)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(jié)合了傳統(tǒng)的量子阱激光器較長(zhǎng)的上能級(jí)載流子復(fù)合壽命，以及量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL）通過(guò)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)較高內(nèi)量子效率的優(yōu)點(diǎn)，在中紅外波段具有較大的優(yōu)勢(shì)。研究背景中紅外波段包含了許多氣體分子的吸收峰，對(duì)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(gè)數(shù)量級(jí)。因此，為了獲得更高的靈敏度和更低的檢測(cè)限，利用中紅外的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器吸收光譜技術(shù)（TDLAS）可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊或有毒氣體的檢測(cè)。常見(jiàn)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。

    中紅外溫室氣體激光器在環(huán)境監(jiān)測(cè)和氣候變化研究中正發(fā)揮著越來(lái)越關(guān)鍵的作用，隨著全球?qū)厥覛怏w減排的日益重視，市場(chǎng)對(duì)高效、精確的氣體檢測(cè)設(shè)備的需求也在不斷攀升。中紅外溫室氣體激光器憑借其的性能和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為這一領(lǐng)域不可或缺的重要工具。首先，這種激光器能夠精確檢測(cè)諸如二氧化碳、甲烷等主要溫室氣體，其高靈敏度和選擇性使其在環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)排放評(píng)估以及城市空氣質(zhì)量檢測(cè)等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。各國(guó)和企業(yè)逐步加強(qiáng)對(duì)溫室氣體排放的監(jiān)管，推動(dòng)了中紅外溫室氣體激光器的廣泛應(yīng)用，比如在城市的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)中，這些激光器可以實(shí)時(shí)提供數(shù)據(jù)，使得相關(guān)部門(mén)能夠及時(shí)采取措施，改善空氣質(zhì)量，保護(hù)民眾的健康。其次，技術(shù)的不斷進(jìn)步為中紅外溫室氣體激光器的性能提升提供了新的可能。近年來(lái)，激光技術(shù)的創(chuàng)新使得這些設(shè)備在體積、功耗和成本方面得到了改善。例如，采用新型材料和工藝，使得激光器的體積更加小巧，便于攜帶和部署，同時(shí)降低了生產(chǎn)和維護(hù)成本。這一趨勢(shì)不僅降低了使用門(mén)檻，也使得中紅外溫室氣體激光器能夠在更多的應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮作用，滿足市場(chǎng)對(duì)靈活性和便攜性的需求，甚至可以應(yīng)用于野外勘測(cè)和移動(dòng)監(jiān)測(cè)等場(chǎng)合。 量子級(jí)聯(lián)激光器是一種新型半導(dǎo)體激光器，體積小、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，其工作原理卻和傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器截然不同。

    1994年4月，貝爾實(shí)驗(yàn)室在《科學(xué)》上報(bào)道了***個(gè)子帶間量子級(jí)聯(lián)激光器。帶間級(jí)聯(lián)和量子級(jí)聯(lián)激光器的研究都源于早期對(duì)于半導(dǎo)體超晶格的研究以及通過(guò)子帶間躍遷實(shí)現(xiàn)激光器的探索。在帶間級(jí)聯(lián)激光器提出的2～3年內(nèi)，空穴注入?yún)^(qū)就已經(jīng)提出并加入到了帶間級(jí)聯(lián)激光器的結(jié)構(gòu)中。同時(shí)，W型二類(lèi)量子阱的概念也被提出，并取代了原先的單邊型的二類(lèi)量子阱?？昭ㄗ⑷?yún)^(qū)和W型有源區(qū)的設(shè)計(jì)直到***也一直被采用。1997年，由休斯頓大學(xué)和桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作完成的***臺(tái)可達(dá)170K低溫工作的帶間級(jí)聯(lián)激光器被報(bào)道出來(lái)，此后，對(duì)于二類(lèi)量子阱的研究也取得了一定進(jìn)展，而帶間級(jí)聯(lián)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(guò)了傳統(tǒng)極限的100%，從而證實(shí)了級(jí)聯(lián)過(guò)程。里程碑式的突破是在2002年，研究人員Yang等實(shí)現(xiàn)了***臺(tái)室溫脈沖激射的帶間級(jí)聯(lián)激光器，由18個(gè)周期構(gòu)成。 紅外氣體傳感器是通過(guò)測(cè)量被測(cè)氣體在特定的紅外波段吸收了多少光的能量來(lái)計(jì)算濃度的。江西半導(dǎo)體QCL激光器價(jià)格

QCL則將范圍拓展到了中遠(yuǎn)紅外波段，使其在氣體檢測(cè)、空間通訊等方面得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。云南水QCL激光器

    在現(xiàn)代民用領(lǐng)域，QCL激光器（量子級(jí)聯(lián)激光器）作為紅外對(duì)抗系統(tǒng)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(shù)的不斷進(jìn)步，以及對(duì)安全和效率的日益重視，QCL激光器在紅外對(duì)抗中的應(yīng)用案例層出不窮，展現(xiàn)出其的性能和的適用性。以某國(guó)家的防空系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)在面對(duì)敵方導(dǎo)彈威脅時(shí)，采用了QCL激光器紅外對(duì)抗技術(shù)。這一技術(shù)通過(guò)精確發(fā)射特定波長(zhǎng)的激光，成功地干擾了敵方導(dǎo)彈的紅外尋的系統(tǒng)，顯著提高了防空能力。通過(guò)這種方式，防空系統(tǒng)不僅能夠有效保護(hù)關(guān)鍵設(shè)施的安全，還能夠降低潛在的經(jīng)濟(jì)損失。這一成功應(yīng)用案例展示了QCL激光器在實(shí)際戰(zhàn)斗環(huán)境中的高效性和實(shí)用性，同時(shí)也反映了現(xiàn)代中科技應(yīng)用的重要性。 云南水QCL激光器