波長覆蓋范圍寬量子級聯(lián)激光器從波長設(shè)計(jì)原理上與常規(guī)半導(dǎo)體激光器不同,，常規(guī)半導(dǎo)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(dǎo)帶中子帶間的能級間距決定的,，可以通過調(diào)節(jié)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(yuǎn)紅外到THz波段,。[2]單個(gè)激光器激射波長連續(xù)可調(diào)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(gè)波長調(diào)諧到另一個(gè)波長,。對于特定氣體的檢測,，波長更需要精確的調(diào)節(jié)以匹配其吸收線，也稱為分子“指紋”,。另外,，通過波長調(diào)節(jié)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(biāo)準(zhǔn),。單個(gè)激光器的激射波長可以通過改變溫度和工作電流進(jìn)行調(diào)諧,，已有技術(shù)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(diào)諧范圍,。 DFB激光器同時(shí)提供對波長的平滑,、可調(diào)諧控制以及精確光纖通信和光譜應(yīng)用所需的極窄光譜寬度。天津CH4QCL激光器加工

    帶間級聯(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、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,，半導(dǎo)體帶間級聯(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。帶間級聯(lián)激光器是一種以?族體系為主,，通過量子工程的能帶設(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的上能級載流子復(fù)合壽命，以及量子級聯(lián)激光器（QCL）通過級聯(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,。研究背景中紅外波段包含了許多氣體分子的吸收峰，對于氣體分子而言,，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,。因此，為了獲得更高的靈敏度和更低的檢測限,，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)對特殊或有毒氣體的檢測,。常見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,。 西藏氧化亞氮QCL激光器批發(fā)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。

    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(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(yuǎn)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(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,。

    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(jià)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(gè)原因,。當(dāng)然，QCL的閾值電流密度也與有源區(qū)設(shè)計(jì),，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(shí)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(gè)里程碑，一個(gè)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(shí)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(shí)峰值功率為60mW；另一個(gè)是2002年實(shí)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(shí)輸出功率為17mW,，比較高連續(xù)工作溫度為321K。 QCL的光束質(zhì)量好,，可以利用光的反射來設(shè)計(jì)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。

    量子級聯(lián)激光器是基于多個(gè)量子阱異質(zhì)結(jié)中掩埋次能級躍遷的單極半導(dǎo)體注入激光器,，它們是通過能帶工程并通過分子束外延生長方法得到的,。QCL激光器的輸出波長依賴于量子阱和作用區(qū)掩埋層的厚度而不是激光材料的能級。由于QCL輸出波長不受帶隙寬度的限制,，因而能夠被制成在中紅外波長區(qū)較寬范圍里輸出,。QCL的輸出波長區(qū)可以從μm到60μm,，激光輸出功率可以達(dá)到幾個(gè)mW。QCL在脈沖工作方式下可以工作在室溫下,，并且已經(jīng)被用于痕量氣體的光譜檢測,，但由于脈沖激光固有特點(diǎn)使其線寬相對較寬。雖然單模連續(xù)輸出DFB－QCL已早有報(bào)道,，但到目前為止,，還沒有痕量氣體檢測的報(bào)道。鑒于目前中紅外光譜區(qū)傳統(tǒng)激光技術(shù)存在的需要低溫制冷等限制,，利用技術(shù)成熟的近紅外激光光源的參量頻率轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)室溫下連續(xù)波中紅外相干光源輸出是一個(gè)有效的補(bǔ)充,。在中紅外光譜相干光輸出的參量過程主要有光參量振蕩（OPO）和差頻變換（DFG）。 在材料科學(xué)領(lǐng)域,，可調(diào)諧激光器可以用于精確控制材料的加工和改性過程,。河北一氧化氮QCL激光器封裝

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(jì)算濃度的。天津CH4QCL激光器加工

    寧波寧儀信息技術(shù)有限公司是一家專注于高精度紅外激光器研發(fā)與應(yīng)用的,，致力于為氣體分析領(lǐng)域提供的解決方案,。我們不僅關(guān)注技術(shù)的創(chuàng)新，更注重技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的有效性與可靠性,。通過利用先進(jìn)的激光技術(shù),，我們能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測氣體成分濃度，從而確保環(huán)境的安全與質(zhì)量控制,，為客戶創(chuàng)造更大的價(jià)值,。在工業(yè)生產(chǎn)中，我們的氣體分析儀器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測有害氣體的濃度變化,，為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供保障,。在環(huán)境監(jiān)測方面，我們的產(chǎn)品能夠幫助及環(huán)保機(jī)構(gòu)精確掌握環(huán)境污染情況,，及時(shí)采取措施,，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。而在醫(yī)療檢測領(lǐng)域,，我們的高精度儀器則為疾病的早期診斷提供了可靠的數(shù)據(jù)支持,，助力醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展。我們始終秉持“創(chuàng)新,、專業(yè),、服務(wù)”的理念，積極推動技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)品升級,。技術(shù)的不斷迭代與更新是我們永恒的追求,，因此我們在研發(fā)中不斷引入新材料、新工藝,，力求將的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于我們的產(chǎn)品中,，以更好地滿足客戶的需求,。 天津CH4QCL激光器加工