隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人類對(duì)于大自然的干擾和對(duì)環(huán)境的破壞愈發(fā)嚴(yán)重,無(wú)論是酸雨等氣候?yàn)?zāi)害、亦或是全球氣候變暖、還是霧霾現(xiàn)象頻發(fā),都嚴(yán)重的影響著人們的生存環(huán)境。各國(guó)科學(xué)家對(duì)環(huán)境監(jiān)控都十分重視。2008年,正值北京奧運(yùn)會(huì)舉辦之際,美國(guó)普林斯頓科研小組利用量子級(jí)聯(lián)激光器搭建了開路式氣體檢測(cè)系統(tǒng),對(duì)北京進(jìn)行了空氣質(zhì)量評(píng)估?!癏IPPO”項(xiàng)目(由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)和美國(guó)國(guó)家海洋和大氣局(NOAA)支持)和“CalNEX”項(xiàng)目(由美國(guó)加州空氣資源局(CARB)和NOAA支持)正在開展溫室氣體的相關(guān)研究工作。[2]工業(yè)監(jiān)控在石油化工、金屬冶煉、礦山開采等行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,通過(guò)檢測(cè)產(chǎn)生的相應(yīng)氣體的濃度可以進(jìn)行進(jìn)程監(jiān)控,也可以監(jiān)控泄露危險(xiǎn)氣體的濃度,以保障生產(chǎn)安全,已有技術(shù)采用μmQCL對(duì)工業(yè)燃燒排氣系統(tǒng)中產(chǎn)生的NO氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),并使用μm的脈沖QCL對(duì)物產(chǎn)生的氣體進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)。醫(yī)學(xué)應(yīng)用有的疾病會(huì)造成人類呼出氣體成分的異常升高,通過(guò)對(duì)呼出氣體的種類和濃度進(jìn)行準(zhǔn)確的分析,可以對(duì)臨床診斷和提供有價(jià)值的參考,而且不必因?yàn)槭褂肅T等儀器而引入過(guò)多的輻射。例如,患有糖尿病、肝臟和腎臟疾病的患者呼出的氣體中NH3濃度會(huì)出現(xiàn)異常。 QCL相比其它激光器具有體積小、重量輕的特點(diǎn),其攜帶方便,便于系統(tǒng)化和集成化。遼寧CO2QCL激光器加工
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,應(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。 山西NOQCL激光器多少錢通訊是DFB的主要應(yīng)用,如1310nm,1550nm DFB激光器的應(yīng)用,這里主要介紹非通訊波段DFB激光器的應(yīng)用。
QCL激光器的基本結(jié)構(gòu)包括FP-QCL(上圖)、DFB-QCL(中圖)和ECqcL(下圖)。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。
分子紅外光譜與分子的結(jié)構(gòu)密切相關(guān),是研究表征分子結(jié)構(gòu)的一種有效手段,將一束不同波長(zhǎng)的紅外射線照射到物質(zhì)的分子上,某些特定波長(zhǎng)的紅外射線被吸收,形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結(jié)構(gòu)決定的獨(dú)有的紅外吸收光譜,可以采用與標(biāo)準(zhǔn)化合物的紅外光譜對(duì)比的方法來(lái)做分析鑒定。紅外光譜法主要研究在振動(dòng)中伴隨有偶極矩變化的化合物(沒(méi)有偶極矩變化的振動(dòng)在拉曼光譜中出現(xiàn))。因此,除了單原子和同核分子如Ne、He、H2等之外,幾乎所有的有機(jī)化合物在紅外光譜區(qū)均有吸收。除光學(xué)異構(gòu)體,某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差異的化合物外,凡是具有結(jié)構(gòu)不同的兩個(gè)化合物,一定不會(huì)有相同的紅外光譜。通常紅外吸收帶的波長(zhǎng)位置與吸收譜帶的強(qiáng)度,反映了分子結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn),可以用來(lái)鑒定未知物的結(jié)構(gòu)組成或其化學(xué)基團(tuán);而吸收譜帶的吸收強(qiáng)度與分子組成或化學(xué)基團(tuán)的含量有關(guān),可用以進(jìn)行定量分析和純度鑒定。由于紅外光譜分析特征性強(qiáng),氣體、液體、固體樣品都可測(cè)定,并具有用量少,分析速度快,不破壞樣品的特點(diǎn)。因此,紅外光譜法不僅與其它許多分析方法一樣,能進(jìn)行定性和定量分析,而且該法是鑒定化合物和測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的**有用方法之一。 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。
紅外光譜檢測(cè)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(shí)現(xiàn)儀器的小型化。另外,高功率密度激光光源更方便實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)光程檢測(cè)。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(jí)。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(jià)格相對(duì)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(cè)中得到了很好的應(yīng)用,足以達(dá)到ppm的檢測(cè)水平,甚至到達(dá)ppb的水平,接近中紅外光譜系統(tǒng)檢測(cè)靈敏度的1-10%。 基于 TDLAS 技術(shù)的無(wú)創(chuàng)檢測(cè)方法,且效果明顯。江蘇CO2QCL激光器定制
QCL在高靈敏檢測(cè)方面具備天然的優(yōu)勢(shì),可能成為呼吸氣體分析技術(shù)領(lǐng)域瓶頸的可靠解決方案。遼寧CO2QCL激光器加工
中紅外溫室氣體激光器正是順應(yīng)這一市場(chǎng)趨勢(shì),融合了先進(jìn)的激光技術(shù)和智能化設(shè)計(jì),提供高性能的氣體檢測(cè)解決方案。我們產(chǎn)品在靈敏度、穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)處理能力等方面具有明顯優(yōu)勢(shì),能夠?yàn)榭蛻籼峁┚_可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。這不僅幫助客戶更好地應(yīng)對(duì)和管理溫室氣體排放,還為其在環(huán)保方面的決策提供了重要依據(jù)。通過(guò)高效的數(shù)據(jù)分析和處理,我們的設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)反饋監(jiān)測(cè)結(jié)果,助力企業(yè)和**快速響應(yīng)環(huán)境變化。展望未來(lái),隨著全球?qū)夂蜃兓铜h(huán)保政策的重視不斷加深,中紅外溫室氣體激光器的市場(chǎng)需求將持續(xù)增長(zhǎng)。尤其是在國(guó)際社會(huì)共同應(yīng)對(duì)氣候變化的背景下,各國(guó)在溫室氣體排放監(jiān)測(cè)方面的需求愈發(fā)迫切。我們的產(chǎn)品不僅在技術(shù)上保持**地位,更在市場(chǎng)價(jià)值和應(yīng)用范圍上展現(xiàn)出廣闊的前景。我們始終致力于為客戶提供高效、可靠的溫室氣體檢測(cè)方案,助力全球環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展??偠灾?,中紅外溫室氣體激光器的未來(lái)充滿機(jī)遇,隨著市場(chǎng)對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視程度不斷加深,相關(guān)技術(shù)也將不斷創(chuàng)新和升級(jí)。我們期待與客戶共同攜手,推動(dòng)中紅外溫室氣體激光器在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的美好未來(lái)貢獻(xiàn)力量。通過(guò)技術(shù)的進(jìn)步與合作的加深。 遼寧CO2QCL激光器加工