大氣中CO2,、CH4、N2O三大溫室氣體的特征吸收光譜主要位于近紅外和中紅外光波段,，其中近紅外波段波長在－μm范圍,，對應(yīng)于氣體分子的“泛頻”吸收譜帶，而中紅外波段波長位于－25μm范圍,，對應(yīng)于氣體分子的“基頻”吸收譜帶,，吸收強(qiáng)度要明顯高于近紅外波段，適用于濃度痕量氣體分子的高靈敏檢測,。針對目前溫室氣體多目標(biāo)場景監(jiān)測需求,，研究人員開展了不同形式的探測方法研究，主要包括地面探測,、地基探測,、機(jī)載探測和星載探測，綜合運(yùn)用各種吸收光譜技術(shù)和儀器,，通過掃描獲取溫室氣體紅外波段的特征吸收光譜,，經(jīng)過光電信號轉(zhuǎn)換、光譜信號采集,、濃度算法解析,、軟件數(shù)據(jù)處理等技術(shù)過程，能夠?qū)崿F(xiàn)溫室氣體多組分高靈敏時(shí)空分辨觀測,。 中紅外QCL用于燃?xì)夤芫W(wǎng)巡檢中,，解決巡檢效率低、氣體檢測準(zhǔn)確度低,、受環(huán)境影響大,、智能化程度低等問題。福建定制QCL激光器

    量子級聯(lián)激光器輸出功率較高圖3量子級聯(lián)激光器有源區(qū)工作示意圖（兩個周期）比起中紅外波段其它光源,，QCL的輸出功率較高,。不同的激光氣體檢測應(yīng)用中會需要不同的功率，故激光器的高功率工作是非常必要的,。改變工作電流就可以改變激光器的輸出功率,，高功率的激光器能夠提供的功率范圍大,，可以滿足更多的應(yīng)用場景。QCL輸出功率較高的原因可以歸結(jié)于其本身的有源區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，其電子利用效率較高,。內(nèi)量子效率是指每秒注入有源區(qū)的電子-空穴對數(shù)能夠產(chǎn)生的光子數(shù)多少。圖3給出典型的QCL有源區(qū)工作示意圖,，電子流通過一系列的子帶和微帶,，實(shí)現(xiàn)子帶中的上能級電子的集聚，之后迅速躍遷到下能級并產(chǎn)生光子,，之后注入?yún)^(qū)再重復(fù)利用電子流,，使之進(jìn)入下一個循環(huán)。理論上一個電子可以產(chǎn)生與有源區(qū)級數(shù)相同的光子數(shù),，從而內(nèi)量子效率較高,，輸出的功率也就越大。而常規(guī)的半導(dǎo)體激光器中,，一個電子在與空穴相遇后輻射出一個光子,。可室溫工作許多應(yīng)用中需要激光器能室溫工作（室溫脈沖或室溫連續(xù)工作）,。器件低溫工作時(shí)需將激光器放置在液氮制冷的杜瓦中,，將增大系統(tǒng)體積，而且不利于激光器的光束整形,。而常規(guī)半導(dǎo)體激光器中電子和空穴的分布對溫度十分敏感,，在長波長區(qū)域。 江蘇CH4QCL激光器公司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。

    中紅外溫室氣體激光器在環(huán)境監(jiān)測和氣候變化研究中正發(fā)揮著越來越關(guān)鍵的作用,，隨著全球?qū)厥覛怏w減排的日益重視,，市場對高效、精確的氣體檢測設(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,，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,、工業(yè)排放評估以及城市空氣質(zhì)量檢測等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,。各國和企業(yè)逐步加強(qiáng)對溫室氣體排放的監(jiān)管，推動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，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,。這一趨勢不僅降低了使用門檻,，也使得中紅外溫室氣體激光器能夠在更多的應(yīng)用場景中發(fā)揮作用，滿足市場對靈活性和便攜性的需求,，甚至可以應(yīng)用于野外勘測和移動監(jiān)測等場合,。

    TDLAS技術(shù)具有高靈敏度、高光譜分辨率,、快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn),，廣泛應(yīng)用于氣體的痕量探測。利用氣體吸收譜線隨溫度,、氣壓等因素變化的特性,，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對氣體體系溫度、濃度,、速度和流量等參數(shù)的測量,。無干擾、低價(jià),、可小型化等是TDLAS技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn),。我們致力于發(fā)展高速（微秒級）、高靈敏（ppb級）,、可攜帶式的基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的氣體測量技術(shù)方法,，拓展在航空航天、石油化工和燃燒等領(lǐng)域的應(yīng)用,。調(diào)諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）是激光氣體分析儀**常用的技術(shù)之一,。其工作原理如下：激光光源：使用調(diào)諧半導(dǎo)體激光器作為光源，能夠在特定的窄波段范圍內(nèi)快速調(diào)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(fā)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(dǎo)致光強(qiáng)度減弱,。探測器測量：激光通過氣體后，剩余的激光光強(qiáng)被探測器接收,。探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號,，測量激光強(qiáng)度的衰減。信號處理與濃度計(jì)算：分析儀通過計(jì)算吸收光譜的強(qiáng)度和形狀,，使用朗伯-比爾定律（Beer-LambertLaw）來推導(dǎo)出氣體的濃度,。TDLAS技術(shù)的高分辨率和高靈敏度使其能夠準(zhǔn)確檢測低濃度的氣體。 在光化學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域,，可調(diào)諧激光器可以用于研究分子結(jié)構(gòu)和生物過程,；

    紅外激光光譜學(xué)獨(dú)特的優(yōu)勢以及在許多領(lǐng)域有著潛在的重要應(yīng)用價(jià)值，是近年來非常熱門的研究領(lǐng)域之一,。主要的應(yīng)用有：(1)高選擇性,，高分辨率的光譜技術(shù)，由于分子光譜的“指紋”特征,，它不受其它氣體的干擾,。這一特性與其它方法相比有明顯的優(yōu)勢。(2)它是一種對所有在紅外有吸收的活躍分子都有效的通用技術(shù),，同樣的儀器可以方便的改成測量其它組分的儀器,，只需要改變激光器和標(biāo)準(zhǔn)氣。由于這個特點(diǎn),，很容易就能將其改成同時(shí)測量多組分的儀器,。(3)它具有速度快，靈敏度高的優(yōu)點(diǎn),。在不失靈敏度的情況下,，其時(shí)間分辨率可以在ms量級。應(yīng)用該技術(shù)的主要領(lǐng)域有：分子光譜研究,、工業(yè)過程監(jiān)測控制,、燃燒過程診斷分析、發(fā)動機(jī)效率和機(jī)動車尾氣測量,、檢測,、大氣中痕量污染氣體監(jiān)測等。因此,，可調(diào)諧紅外激光光譜新方法及其環(huán)境污染時(shí)空分布監(jiān)測研究對國家可持續(xù)發(fā)展和解決環(huán)境領(lǐng)域中必不可少的監(jiān)測分析新方法與新技術(shù)有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值,。應(yīng)用該技術(shù)的主要領(lǐng)域有：1、分子光譜研究：光譜結(jié)構(gòu),、線寬,、線強(qiáng)等,；2、大氣痕量氣體檢測：CH2O,、CH4,、CO2、NH3等,；3,、工業(yè)過程監(jiān)測控制：CO,、CO2,、H2O、NH3等,；4,、醫(yī)療診斷：NO、CO,、CO2,、CH4等；5,、機(jī)動車尾氣測量：CO,、CO2、NH3,、NO等,。 分布式反饋激光二極管（DFB-LD）檢測某種氣體，該二極管具有特定于該氣體的光吸收波長,。上海H2OQCL激光器加工

在環(huán)境監(jiān)控,醫(yī)學(xué)應(yīng)用等痕量氣體檢測中,要求QCL單縱模,寬調(diào)諧,高功率,低閾值,高光束質(zhì)量的工作.福建定制QCL激光器

    工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),、化石燃料燃燒,、機(jī)動車尾氣排放等人類活動產(chǎn)生的過量溫室氣體加劇了全球氣候變暖，研究和發(fā)展適用于不同空間、時(shí)間尺度的溫室氣體精確,、快速、動態(tài)檢測技術(shù)是環(huán)境氣候研究的基礎(chǔ)和前提,?；诠庾V學(xué)原理的氣體檢測技術(shù)，具有非接觸,、快響應(yīng),、高靈敏、大范圍監(jiān)測等優(yōu)點(diǎn),，是目前溫室氣體監(jiān)測技術(shù)的主流研究方向,。針對當(dāng)前溫室氣體點(diǎn)源、面源,、區(qū)域,、全球等尺度下的監(jiān)測需求,，綜合利用多種形式的光譜學(xué)測量手段，開展地面探測,、地基探測,、機(jī)載探測和星載探測四種典型光學(xué)觀測，獲取溫室氣體空間分布,、季節(jié)變化和年變化的特征和趨勢,，這對理解區(qū)域碳排放、掌握源匯信息,、研究環(huán)境氣候變化規(guī)律等具有重要意義,。二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）,、氧化亞氮（N2O）,、氫氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）,、六氟化硫（SF6）,，其中后三種氣體造成溫室效應(yīng)的能力強(qiáng)，但從對全球升溫的貢獻(xiàn)百分比來說,，CO2,、CH4和N2O三大主要溫室氣體所占的比例大，它們對全球變暖的總體貢獻(xiàn)占到77%,，濃度也呈現(xiàn)出逐年升高的趨勢,。 福建定制QCL激光器