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,。 DFB激光器能避免其他背景氣體的交叉干擾，使檢測系統(tǒng)具有較好的測量精度,。青海半導(dǎo)體QCL激光器公司

    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，這些激光器可以實時提供數(shù)據(jù),，使得相關(guān)部門能夠及時采取措施,，改善空氣質(zhì)量,，保護民眾的健康,。其次，技術(shù)的不斷進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,，同時降低了生產(chǎn)和維護成本。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,。 青海半導(dǎo)體QCL激光器公司在工業(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監(jiān)測煙塵顆粒的組成和濃度,。

    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,。

    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,。 量子級聯(lián)激光器使中遠紅外波段高可靠,、高功率和高特征溫度激光器成為可能，為氣體分析等提供了新型光源,。

    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?。籕CL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由二次諧波從而對污染氣體進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。四川新型QCL激光器加工

基于光譜學(xué)原理的氣體檢測技術(shù),，有非接觸,、快響應(yīng)、高靈敏,、大范圍監(jiān)測等優(yōu)點,，是監(jiān)測技術(shù)的主流研究方向。青海半導(dǎo)體QCL激光器公司

    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性能,。 青海半導(dǎo)體QCL激光器公司