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,。基于光譜學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,。 中紅外QCL-TDLAS在氣體檢測中具有高靈敏度,、高分辨率及快速響應(yīng)等優(yōu)點。青海氣體檢測QCL激光器報價

    閾值電流密度較低帶間躍遷和子帶間躍遷示意圖常規(guī)半導體激光器是雙極性器件,，導帶中的電子與價帶中的空穴復合生成光子,，而量子級聯(lián)激光器是單極性器件，只靠導帶中子帶間電子的躍遷產(chǎn)生光子,，如圖4所示,，電子躍遷的始態(tài)與終態(tài)的曲線的曲率相同，這樣形成的增益譜很窄而且對稱,，是量子級聯(lián)激光器能夠低閾值工作的一個原因,。當然，QCL的閾值電流密度也與有源區(qū)設(shè)計,，材料生長以及器件結(jié)構(gòu)有關(guān),。尺寸較小圖5量子級聯(lián)激光器實物圖量子級聯(lián)激光器的尺寸較小，如圖5所示,，量子級聯(lián)激光器管芯的長度一般為3mm,，隨著激光器性能提高，可以將其封裝在方盒內(nèi),，從而方便地移動和操作,。量子級聯(lián)激光器的工作溫度、輸出性能和波長覆蓋范圍在過去的20年取得了迅猛發(fā)展,。其中,，有兩個里程碑，一個是1997年室溫工作的分布反饋量子級聯(lián)激光器（DFB-QCL）的研制成功,，實現(xiàn)了波長為μm和8μm的DFB-QCL的室溫工作,，其中μm的激光器300K時峰值功率為60mW；另一個是2002年實現(xiàn)了波長為μm量子級聯(lián)激光器的室溫連續(xù)工作,，器件在292K時輸出功率為17mW,，比較高連續(xù)工作溫度為321K。 廣東國產(chǎn)QCL激光器型號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,。

QCL（量子級聯(lián)激光器）激光驅(qū)動器是專門設(shè)計用于激勵量子級聯(lián)激光器的電子設(shè)備。QCL是一種基于半導體材料的激光器,，具有較高的效率和可調(diào)的波長,，廣泛應(yīng)用于光譜學、激光雷達和通信等領(lǐng)域,。QCL激光驅(qū)動器的主要功能包括：1.電流控制：提供穩(wěn)定的電流源,，以確保QCL在比較好工作狀態(tài)下運行。2.調(diào)制功能：能夠?qū)す廨敵鲞M行調(diào)制,，以實現(xiàn)不同的應(yīng)用需求,，如脈沖激光輸出,。3.溫度控制：通常集成溫控系統(tǒng)，以保持激光器在穩(wěn)定的溫度環(huán)境中工作,，確保性能穩(wěn)定,。4.保護功能：具備過流、過溫等保護機制,，以防止激光器因異常條件而損壞,。選擇合適的QCL激光驅(qū)動器時，需要考慮激光器的工作參數(shù),、所需的調(diào)制頻率和穩(wěn)定性等因素,。

    傳統(tǒng)的半導體激光器，工作原理都是依靠半導體材料中導帶的電子和價帶中的空穴復合而激發(fā)光子,，其激射波長由半導體材料的禁帶寬度所決定,由于受禁帶寬度的限制,，使得半導體激光器難以發(fā)出中遠紅外以及太赫茲波段的激光。自然界不多的對應(yīng)能出射中遠紅外的半導體材料-鉛鹽系材料,，其只能在低溫下工作(低于77K),，且輸出功率極低，為微瓦級別,。為了使半導體激光器也能激射中遠紅外以及太赫茲波段的光,，科研人員跳出了基于半導體材料p-n結(jié)發(fā)光的理論，提出了量子級聯(lián)激光器的構(gòu)想,。量子級聯(lián)激光器的工作原理為電子在半導體材料導帶的子帶間躍遷和聲子共振輔助隧穿從而產(chǎn)生光放大,，其出射波長由導帶的子帶間的能量差所決定，和半導體材料的禁帶寬度無關(guān),，因此可以通過設(shè)計量子阱層的厚度來實現(xiàn)波長的控制,。如圖1.(A)傳統(tǒng)半導體激光器其發(fā)光原理(B)QCL發(fā)光原理。 可調(diào)諧半導體激光吸收光譜（ＴＤＬＡＳ）是一種 具有高分辨率,、高靈敏度,、快速檢測特點的氣體檢測 技術(shù)。

    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，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)再重復利用電子流，使之進入下一個循環(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)的半導體激光器中,，一個電子在與空穴相遇后輻射出一個光子?？墒覝毓ぷ髟S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,。 中紅外QCL-TDLAS激光氣體檢測技術(shù)有 ppb 級超高靈敏度,、超大檢測范圍、高選擇性,、實用性強,，易于維護等優(yōu)勢。浙江CH4QCL激光器

中紅外光譜是分子的基頻吸收區(qū),，對痕量氣體具有極高的敏感度,，這使得它成為溫室氣體監(jiān)測的理想選擇。青海氣體檢測QCL激光器報價

    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度比近紅外波段要大幾個量級。如：CH4在，理論檢測下限可達,；CO在,，理論檢測可達。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***體分子的超高靈敏檢測技術(shù)有了長足的進步。 青海氣體檢測QCL激光器報價