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,，波長選擇機制為藍色,，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作,。 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,。河南國產(chǎn)QCL激光器工廠

    波長覆蓋范圍寬量子級聯(lián)激光器從波長設(shè)計原理上與常規(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可以覆蓋中遠紅外到THz波段,。[2]單個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波長調(diào)諧到另一個波長,。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)。單個激光器的激射波長可以通過改變溫度和工作電流進行調(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。 西藏二氧化碳QCL激光器批發(fā)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。

    工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),、化石燃料燃燒,、機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,，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,，但從對全球升溫的貢獻百分比來說,，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占到77%,，濃度也呈現(xiàn)出逐年升高的趨勢。

    可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜（TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy）技術(shù)主要是利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的窄線寬和波長隨注入電流改變的特性實現(xiàn)對分子的單個或幾個距離很近很難分辨的吸收線進行測量,。TDLAS通常是用單一窄帶的激光頻率掃描一條**的氣體吸收線,。為了實現(xiàn)比較高的選擇性，分析一般在低壓下進行,，這時吸收線不會因為壓力而加寬,。這種測量方法是Hinkley和Reid提出的，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為了非常靈敏和常用的大氣中痕量氣體的監(jiān)測技術(shù),。具有高靈敏度,、實時、動態(tài),、多組分同時測量的優(yōu)點,。由于半導(dǎo)體激光器的高單色性，可以利用待測氣體分子的一條孤立的吸收譜線進行測量,，避免了不同分子光譜的交叉干擾,，從而準(zhǔn)確的鑒別出待測氣體?？烧{(diào)諧紅外激光光譜技術(shù)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?？烧{(diào)諧半導(dǎo)體激光器,，目前常用于TDLAS技術(shù)的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器包括：法珀（Fabry-Perot）激光器、分布反饋式(DistributedFeedback)半導(dǎo)體激光器,、分布布喇格反射（DistributedBraggreflector）激光器,、垂直腔表面發(fā)射（Vertical-cavitysurface-emitting）激光器和外腔調(diào)諧半導(dǎo)體激光器。 量子級聯(lián)激光器是一種新型半導(dǎo)體激光器,，體積小,、壽命長等特點，其工作原理卻和傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器截然不同,。

    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)體積小,；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激光器的基本結(jié)構(gòu)包括FP-QCL、DFB-QCL和ECqcL,。安徽半導(dǎo)體QCL激光器封裝

可調(diào)諧激光器的廣波長調(diào)諧能力和高精度控制特性,，使其在多個領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。河南國產(chǎn)QCL激光器工廠

    隨著經(jīng)濟的發(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)氣體的濃度可以進行進程監(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氣體進行實時檢測,，并使用μm的脈沖QCL對物產(chǎn)生的氣體進行光學(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,。 河南國產(chǎn)QCL激光器工廠