2002年之后,帶間級聯(lián)激光器在美國噴氣推進實驗室(JPL)取得了更加快速的發(fā)展,在低閾值電流、高工作溫度以及長波長等方向上都取得了矚目的成果。其中**重要的是2005年,研究人員制作出的單縱模分布反饋式激光器(DFB)可以實現(xiàn)甲烷氣體的檢測。并于2007年交付美國國家航空航天局(NASA)的好奇號進行火星的甲烷探測。2008年,美國海軍實驗室(NRL)經(jīng)過多年優(yōu)化和發(fā)展,終于實現(xiàn)了里程碑式的***臺室溫連續(xù)激射的帶間級聯(lián)激光器,連續(xù)波**高工作溫度可達319K,激射波長為μm。2011年,美國海軍實驗室在材料設(shè)計的基礎(chǔ)上,又進一步提出了“載流子再平衡”的概念,解決了有源區(qū)中電子和空穴的數(shù)量不均等問題,通過改變電子注入?yún)^(qū)中的摻雜濃度,平衡有源區(qū)中過高的空穴濃度。之后,德國伍茲堡大學(xué)在“載流子再平衡”的基礎(chǔ)上,提出了短注入?yún)^(qū)的設(shè)計。2014年,美國海軍實驗室通過增加有源級聯(lián)區(qū)的周期數(shù)及分別限制層的厚度,進一步提高了帶間級聯(lián)激光器的器件指標(biāo),其室溫連續(xù)輸出功率達592mW,輸出特性以及輸出波長如圖3和4所示。這也是目前帶間級聯(lián)激光器輸出功率的**高指標(biāo),并在2015年成功制作級聯(lián)數(shù)為10的帶間級聯(lián)激光器。 基于 TDLAS 技術(shù)的無創(chuàng)檢測方法,且效果明顯。陜西國產(chǎn)QCL激光器定制
在性價比方面,QCL激光器同樣表現(xiàn)質(zhì)量。盡管其技術(shù)含量較高,但隨著生產(chǎn)工藝的不斷進步以及市場需求的上升,QCL激光器的制造成本逐漸降低,使得越來越多的客戶能夠享受到這一先進技術(shù)所帶來的好處。我們始終堅持為客戶提供高質(zhì)量的產(chǎn)品,確保每一臺QCL激光器都經(jīng)過嚴(yán)格的測試和質(zhì)量控制,以滿足不同客戶的需求。創(chuàng)新性是QCL激光器在市場中脫穎而出的另一個關(guān)鍵因素。我們不斷進行技術(shù)研發(fā),以提升QCL激光器的性能,從而適應(yīng)不斷變化的市場需求。無論是在新材料的應(yīng)用,還是在激光器設(shè)計的優(yōu)化上,我們都力求為客戶提供前沿的技術(shù)解決方案。此外,我們還關(guān)注如何提升激光器的耐用性和穩(wěn)定性,以確保其在各種工況下的可靠運行。為了提高客戶的滿意度,我們不僅關(guān)注產(chǎn)品本身的質(zhì)量和性能,還注重售后服務(wù)的完善。擁有一支專業(yè)的技術(shù)支持團隊,確??蛻粼谑褂眠^程中能夠獲得及時有效的幫助。我們定期開展客戶培訓(xùn),分享新的使用技巧和維護知識,通過不斷傾聽客戶的反饋,我們力求在每一個細(xì)節(jié)上做到更好,確??蛻舻拿恳淮问褂皿w驗都得到了提升。 內(nèi)蒙古二氧化碳QCL激光器封裝TDLAS利用可調(diào)諧半導(dǎo)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。
閾值電流密度較低帶間躍遷和子帶間躍遷示意圖常規(guī)半導(dǎo)體激光器是雙極性器件,導(dǎo)帶中的電子與價帶中的空穴復(fù)合生成光子,而量子級聯(lián)激光器是單極性器件,只靠導(dǎo)帶中子帶間電子的躍遷產(chǎn)生光子,如圖4所示,電子躍遷的始態(tài)與終態(tài)的曲線的曲率相同,這樣形成的增益譜很窄而且對稱,是量子級聯(lián)激光器能夠低閾值工作的一個原因。當(dāng)然,QCL的閾值電流密度也與有源區(qū)設(shè)計,材料生長以及器件結(jié)構(gòu)有關(guān)。尺寸較小圖5量子級聯(lián)激光器實物圖量子級聯(lián)激光器的尺寸較小,如圖5所示,量子級聯(lián)激光器管芯的長度一般為3mm,隨著激光器性能提高,可以將其封裝在方盒內(nèi),從而方便地移動和操作。量子級聯(lián)激光器的工作溫度、輸出性能和波長覆蓋范圍在過去的20年取得了迅猛發(fā)展。其中,有兩個里程碑,一個是1997年室溫工作的分布反饋量子級聯(lián)激光器(DFB-QCL)的研制成功,實現(xiàn)了波長為μm和8μm的DFB-QCL的室溫工作,其中μm的激光器300K時峰值功率為60mW;另一個是2002年實現(xiàn)了波長為μm量子級聯(lián)激光器的室溫連續(xù)工作,器件在292K時輸出功率為17mW,比較高連續(xù)工作溫度為321K。
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)明的單極型量子級聯(lián)激光器(QCL)是激光領(lǐng)域的三個重大性里程碑。量子級聯(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)合受激輻射機制,其發(fā)光波長由半導(dǎo)體能隙來決定,填補了半導(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。量子級聯(lián)激光器比其它激光器的優(yōu)勢在于它的級聯(lián)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(fā)光。這個級聯(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,量子級聯(lián)激光器的發(fā)明被視為半導(dǎo)體激光理論的一次和里程碑。 DFB激光器由于具有良好的單色性,窄線寬特性和頻率調(diào)諧特性。
作為半導(dǎo)體激光技術(shù)發(fā)展的里程碑,量子級聯(lián)激光器(QCL)使中遠紅外波段高可靠、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在氣體檢測方面的應(yīng)用,使得它的優(yōu)勢和潛力被更多的認(rèn)識和挖掘。中遠紅外量子級聯(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;其次是級聯(lián)含義,它的有源區(qū)由多級耦合量子阱串接組成,可實現(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的復(fù)合發(fā)射光子,這是普通激光器不具備的一個性能。 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。福建氣體檢測QCL激光器封裝
QCL的光束質(zhì)量好,可以利用光的反射來設(shè)計光學(xué)長程池從而增加系統(tǒng)的吸收光程,提高系統(tǒng)的靈敏度。陜西國產(chǎn)QCL激光器定制
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(shù),以及紅外激光光譜技術(shù)。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(xiàn)儀器的小型化。另外,高功率密度激光光源更方便實現(xiàn)長光程檢測。紅外激光光譜學(xué)依據(jù)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(qū),相應(yīng)于某些分子的“泛頻”譜帶。分子在這些譜帶的吸收系數(shù)比中紅外的基頻吸收要弱得多,一般要低2-3數(shù)量級。盡管如此,由III-V族化合物制成的半導(dǎo)體激光由于在通信和電子工業(yè)元件方面的廣泛應(yīng)用,其價格相對便宜,質(zhì)量、性能和輸出功率都相當(dāng)優(yōu)越,且在接近室溫工作,使其在一些濃度較高或?qū)`敏度要求較低的污染源排放的氣體監(jiān)測中得到了很好的應(yīng)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(tǒng)檢測靈敏度的1-10%。 陜西國產(chǎn)QCL激光器定制