相比較與其它激光器，量子級聯(lián)激光器的優(yōu)點如下：1)中遠(yuǎn)紅外和太赫茲波段出射,；在QCL發(fā)明之前,，半導(dǎo)體激光器的發(fā)射波長主要在可見光和近紅外波段，當(dāng)我們需要使用中遠(yuǎn)紅外和太赫茲波段的激光時,，半導(dǎo)體激光器對此則有些無能為力,，不同體系激光器激射波長范圍如圖3。QCL的發(fā)明,，使得半導(dǎo)體激光器也能激射出中遠(yuǎn)紅外和太赫茲波段的激光,。如圖3.不同激光器發(fā)光范圍[15]2)寬波長范圍；QCL激射波長取決于子帶間能量差,，可以通過設(shè)計量子阱層厚度來實現(xiàn)波長控制,，所以量子級聯(lián)激光器的激射波長范圍極寬（約3-250μm），并且可以根據(jù)實際需求設(shè)計特定波長的激光輸出,。3)體積??；QCL相比其它激光器如：一氧化碳激光器（激射波長為4-5μm）和二氧化碳激光器（激射波長為μm），具有體積小,、重量輕的特點,，其攜帶方便，便于系統(tǒng)化和集成化,。4)單極型結(jié)構(gòu),；傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體激光器為雙極型，其出光原理依靠的是p-n結(jié)中導(dǎo)帶電子和價帶空穴復(fù)合所產(chǎn)生的受激輻射,，而QCL全程只有電子參與,，空穴并未參與輻射發(fā)光過程，所以量子級聯(lián)激光器為單極型激光器,，且其出射的激光具有很好的單向偏振性,。5)高的電子利用效率；因為QCL所獨特的級聯(lián)結(jié)構(gòu),，電子在參與完子帶間躍遷發(fā)光后,，并沒有湮滅。 QCL會被集成到光譜儀中,，完成紅外光譜檢測,。QCL被認(rèn)為是中遠(yuǎn)紅外范圍內(nèi)氣體檢測的優(yōu)勢光源。新疆甲烷QCL激光器工廠

    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，波長選擇機(jī)制為藍(lán)色,，鍍膜面為橙色,，輸出光束為紅色。1.**簡單的結(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**大范圍的溫度調(diào)諧,，DFB-QCL還可以提供有限的波長調(diào)諧（通過緩慢的溫度調(diào)諧獲得10~20cm-1的調(diào)諧范圍，或者通過快速注進(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,，形成ECqcL。這種結(jié)構(gòu)既可以提供窄光譜輸出,，又可以在QC芯片整個增益帶寬上（數(shù)百cm-1）提供快調(diào)諧（速度超過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。 浙江HerriotQCL激光器封裝QCL由二次諧波從而對污染氣體進(jìn)行定性或者定量分析,，具有高分辨率,、高靈敏度以及響應(yīng)時間快等特點。

    在環(huán)境污染分子的監(jiān)測分析中,，典型的應(yīng)用有、,、,。近紅外光譜的一個優(yōu)點是壓力加寬不是一個很大的問題，因此可以在近大氣壓或開放光程工作,。缺點是有許多分子在該譜區(qū)沒有吸收,，雖然在測量復(fù)雜混合物時，這也許是一個優(yōu)點,。中紅外波段工作在3－13μm的“指紋”區(qū),，是氣體分子基帶吸收。這個波段分子吸收線的強(qiáng)度比近紅外波段要大幾個量級,。如：CH4在,，理論檢測下限可達(dá)；CO在,，理論檢測可達(dá),。通常分子在這個波段的振動和轉(zhuǎn)動光譜譜線非常豐富密集，典型的光譜線寬約為2×10－3cm－1（~60MHz）,。中紅外波段激光光譜技術(shù)目前主要受到激光光源的限制,，但近幾年來，隨著紅外激光技術(shù)的發(fā)展和新型中紅外相干光源技術(shù)的發(fā)展,，在中紅外波段進(jìn)***體分子的超高靈敏檢測技術(shù)有了長足的進(jìn)步,。

    在當(dāng)今高科技迅猛發(fā)展的時代，量子級聯(lián)激光器（QCL激光器）憑借其性能,，越來越受到氣體檢測領(lǐng)域的關(guān)注,。作為一種高靈敏度的激光器，QCL激光器能夠在極低濃度的氣體環(huán)境下進(jìn)行準(zhǔn)確檢測,，為環(huán)境監(jiān)測和工業(yè)應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)支持,。這一特性使得QCL激光器成為氣體分析的工具，尤其在安全監(jiān)測和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域,，其應(yīng)用價值不可小覷,。QCL激光器的另一個優(yōu)勢在于其強(qiáng)大的選擇性。與其他類型的激光器相比,，QCL激光器能夠有效地區(qū)分不同氣體分子的吸收特性,。這意味著在復(fù)雜的氣體混合環(huán)境中,，QCL激光器能夠精確識別特定氣體的存在，從而減少誤報的可能性,，極大地提高了檢測的可靠性和準(zhǔn)確性,。這種選擇性不僅提升了產(chǎn)品的市場競爭力，同時也為客戶帶來了更高的滿意度,。 基于光譜學(xué)原理的氣體檢測,，有非接觸、快響應(yīng),、高靈敏,、大范圍監(jiān)測等優(yōu)點，是溫室氣體監(jiān)測技術(shù)的主流方向,。

    紅外激光光譜學(xué)獨特的優(yōu)勢以及在許多領(lǐng)域有著潛在的重要應(yīng)用價值,，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，很容易就能將其改成同時測量多組分的儀器,。(3)它具有速度快,，靈敏度高的優(yōu)點。在不失靈敏度的情況下,，其時間分辨率可以在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)意義和實用價值,。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,。 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。黑龍江一氧化氮QCL激光器工廠

TDLAS技術(shù)有高效,、選擇高,、響應(yīng)快、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點,，通過追蹤分子的吸收光譜獲得特征參數(shù)的重要手段,。新疆甲烷QCL激光器工廠

    隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類對于大自然的干擾和對環(huán)境的破壞愈發(fā)嚴(yán)重,，無論是酸雨等氣候災(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,。各國科學(xué)家對環(huán)境監(jiān)控都十分重視。2008年,，正值北京奧運(yùn)會舉辦之際,，美國普林斯頓科研小組利用量子級聯(lián)激光器搭建了開路式氣體檢測系統(tǒng)，對北京進(jìn)行了空氣質(zhì)量評估,?！癏IPPO”項目（由美國國家科學(xué)基金會（NSF）和美國國家海洋和大氣局（NOAA）支持）和“CalNEX”項目（由美國加州空氣資源局（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)過程中,，通過檢測產(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)控泄露危險氣體的濃度,，以保障生產(chǎn)安全,，已有技術(shù)采用μmQCL對工業(yè)燃燒排氣系統(tǒng)中產(chǎn)生的NO氣體進(jìn)行實時檢測，并使用μm的脈沖QCL對物產(chǎn)生的氣體進(jìn)行光學(xué)檢測,。醫(yī)學(xué)應(yīng)用有的疾病會造成人類呼出氣體成分的異常升高,，通過對呼出氣體的種類和濃度進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，可以對臨床診斷和提供有價值的參考,，而且不必因為使用CT等儀器而引入過多的輻射,。例如，患有糖尿病,、肝臟和腎臟疾病的患者呼出的氣體中NH3濃度會出現(xiàn)異常,。 新疆甲烷QCL激光器工廠