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）,。 在大氣污染監(jiān)控中,，QCL能夠準(zhǔn)確檢測大氣中的微量成分，為環(huán)境保護(hù)提供有力支持,。河南一氧化氮QCL激光器公司

    激光器的發(fā)展里程碑如下：1960年發(fā)明的固態(tài)激光器和氣體激光器,，1962年發(fā)明的雙極型半導(dǎo)體激光器和1994年發(fā)明的單極型量子級聯(lián)激光器（QCL）是激光領(lǐng)域的三個(gè)重大性里程碑。量子級聯(lián)激光器的工作原理與通常的半導(dǎo)體激光器截然不同,，它打破了傳統(tǒng)p-n結(jié)型半導(dǎo)體激光器的電子-空穴復(fù)合受激輻射機(jī)制,，其發(fā)光波長由半導(dǎo)體能隙來決定，填補(bǔ)了半導(dǎo)體中紅外激光器的空白,。QCL受激輻射過程只有電子參與,，其激射方案是利用在半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)薄層內(nèi)由量子限制效應(yīng)引起的分離電子態(tài)之間產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)單電子注入的多光子輸出,，并且可以輕松得通過改變量子阱層的厚度來改變發(fā)光波長,。量子級聯(lián)激光器比其它激光器的優(yōu)勢在于它的級聯(lián)過程，電子從高能級跳躍到低能級過程中,，不但沒有損失,，還可以注入到下一個(gè)過程再次發(fā)光。這個(gè)級聯(lián)過程使這些電子"循環(huán)"起來,，從而造就了一種令人驚嘆的激光器,。因此，量子級聯(lián)激光器的發(fā)明被視為半導(dǎo)體激光理論的一次和里程碑,。 黑龍江氧化亞氮QCL激光器工廠在工業(yè)污染分析中,，QCL的快速響應(yīng)和高靈敏度使其能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測煙塵顆粒的組成和濃度。

    QCL激光器的基本結(jié)構(gòu)包括FP-QCL,、DFB-QCL和ECqcL,。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(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(gè)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,。

    量子級聯(lián)激光理論的創(chuàng)立和量子級聯(lián)激光器的發(fā)明使中遠(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。一般而言,，量子級聯(lián)激光器系統(tǒng)包括量子級聯(lián)激光模塊,，控制模塊以及接口模塊。量子級聯(lián)激光器從結(jié)構(gòu)上來說,，可以分為分布反饋（DistributedFeedback）QCL,，F(xiàn)-P（Fabry-Perot）QCL和外腔（ExternalCavity）QCL。量子級聯(lián)激光器由于其獨(dú)特的設(shè)計(jì)原理使其具有如下的獨(dú)特優(yōu)勢：1：可以提供超寬的光譜范圍（midIRtoTHz）,。2：極好的波長可調(diào)諧性,。3：很高的輸出功率，同時(shí)也可以工作在室溫環(huán)境下,。目前國際上已研制出～19μm中遠(yuǎn)紅外量子級聯(lián)激光器系統(tǒng),。隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前量子級聯(lián)激光器不但能以脈沖的方式工作,，而且可以在連續(xù)工作的方式輸出大功率激光,。激光模塊將QC激光器裝進(jìn)一個(gè)氣密性封裝內(nèi)，比較大限度的保護(hù)了激光器的性能和壽命,。 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.

    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(gè)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,。 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,。寧夏水QCL激光器加工

利用QCL作為光源則在很大程度上擴(kuò)展了可探測波段，也在一定程度上提高了探測極限,。河南一氧化氮QCL激光器公司

    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(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**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(gè)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。 河南一氧化氮QCL激光器公司