復(fù)雜生態(tài)環(huán)境溫室氣體不同空間,、時間尺度的濃度監(jiān)測是了解溫室氣體源與匯的基礎(chǔ),。目前適應(yīng)生態(tài)環(huán)境溫室氣體長期連續(xù)監(jiān)測的技術(shù)手段仍有待研究,?？烧{(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy,TDLAS)是一種非侵入式光譜測量技術(shù),具有高選擇,、高靈敏度,、高分辨等特點,與目前新興的中紅外量子級聯(lián)激光器(QuantumCascadeLaser,QCL)相結(jié)合,可實現(xiàn)分子"基頻"吸收光譜測量,進一步提高檢測靈敏度,達(dá)到溫室氣體區(qū)域環(huán)境監(jiān)測需求。激光氣體分析利用激光光譜技術(shù),，通過氣體對特定波長激光的吸收特性來檢測氣體濃度,。適用于檢測具有特定吸收特性的氣體，如甲烷,、二氧化碳,、一氧化碳、水蒸氣,、氧化亞氮和氨氣,。憑借其高精度、快速響應(yīng)和非接觸式檢測的特點,，激光氣體分析儀在工業(yè)過程控制,、環(huán)境監(jiān)測、安全與泄漏檢測,、醫(yī)療與生命科學(xué)以及科研實驗室等多個領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用,。 可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器調(diào)制光譜技術(shù)具有非侵入式原位快速在線測量和遙測等的特有優(yōu)勢。四川氧化亞氮QCL激光器型號

    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(fù)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(dǎo)體激光器中,，一個電子在與空穴相遇后輻射出一個光子,。可室溫工作許多應(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(dǎo)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。 湖南水QCL激光器工廠激光氣體分析被用于各種氣體檢測研究,。高精度和靈敏度使其成為研究氣體環(huán)境科學(xué)和物理化學(xué)性質(zhì)的理想設(shè)備,。

    直接吸收光譜技術(shù)是通過調(diào)諧激光頻率到選擇吸收譜線透過率和譜線形狀進行分析，并獲取一些重要信息,，如吸收譜線強度和增寬系數(shù),。從這些光譜測量得到信息可以推斷出氣體溫度、濃度,、氣流速度以及壓力等參數(shù)值,。信號發(fā)生器發(fā)生鋸齒波或三角波掃描信號給激光驅(qū)動器驅(qū)動DFB激光器，激光器輸出激光通過待測氣體,，光電探測器接收到透射光,，并通過對光強信號進行分析，從而測量得到氣體濃度值,。實現(xiàn)直接吸收光譜檢測透射光容易受到背景噪聲的干擾,、激光器光強波動等因素的影響，為了減小噪聲的干擾,，通常會使用高靈敏光譜技術(shù),，如采用波長調(diào)制技術(shù)對目標(biāo)信號進行高頻調(diào)制，實現(xiàn)抑制高頻背景噪聲,，從而極大提高探測靈敏度和精度,。信號發(fā)生器發(fā)生鋸齒波或三角波掃描信號疊加快速正弦頻率f的調(diào)制信號給激光驅(qū)動器驅(qū)動DFB激光器，激光器輸出調(diào)制光經(jīng)過待測氣體,，光電探測器接收到吸收后光強,，此時將光信號轉(zhuǎn)換成電信號輸入到鎖相放大器對信號進行解調(diào)輸出波長調(diào)制的諧波信號，根據(jù)諧波信號的值計算得到此時氣體濃度值。

    1994年4月,，貝爾實驗室在《科學(xué)》上報道了***個子帶間量子級聯(lián)激光器,。帶間級聯(lián)和量子級聯(lián)激光器的研究都源于早期對于半導(dǎo)體超晶格的研究以及通過子帶間躍遷實現(xiàn)激光器的探索。在帶間級聯(lián)激光器提出的2～3年內(nèi),，空穴注入?yún)^(qū)就已經(jīng)提出并加入到了帶間級聯(lián)激光器的結(jié)構(gòu)中,。同時，W型二類量子阱的概念也被提出,，并取代了原先的單邊型的二類量子阱,。空穴注入?yún)^(qū)和W型有源區(qū)的設(shè)計直到***也一直被采用,。1997年,，由休斯頓大學(xué)和桑迪亞國家實驗室合作完成的***臺可達(dá)170K低溫工作的帶間級聯(lián)激光器被報道出來，此后,，對于二類量子阱的研究也取得了一定進展，而帶間級聯(lián)激光器也在1998～2000年工作溫度逐漸提升至250～286K,，微分量子效率超過了傳統(tǒng)極限的100%,，從而證實了級聯(lián)過程。里程碑式的突破是在2002年,，研究人員Yang等實現(xiàn)了***臺室溫脈沖激射的帶間級聯(lián)激光器,，由18個周期構(gòu)成。 利用QCL作為光源則在很大程度上擴展了可探測波段,，也在一定程度上提高了探測極限,。

    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(xiàn)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(xiàn)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(yuǎn)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,。寧夏氨QCL激光器封裝

在光化學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域,，可調(diào)諧激光器可以用于研究分子結(jié)構(gòu)和生物過程；四川氧化亞氮QCL激光器型號

    分子紅外光譜與分子的結(jié)構(gòu)密切相關(guān),，是研究表征分子結(jié)構(gòu)的一種有效手段,，將一束不同波長的紅外射線照射到物質(zhì)的分子上，某些特定波長的紅外射線被吸收,，形成這一分子的紅外吸收光譜,。每種分子都有由其組成和結(jié)構(gòu)決定的獨有的紅外吸收光譜，可以采用與標(biāo)準(zhǔn)化合物的紅外光譜對比的方法來做分析鑒定,。紅外光譜法主要研究在振動中伴隨有偶極矩變化的化合物（沒有偶極矩變化的振動在拉曼光譜中出現(xiàn)）,。因此，除了單原子和同核分子如Ne,、He,、H2等之外,，幾乎所有的有機化合物在紅外光譜區(qū)均有吸收。除光學(xué)異構(gòu)體,，某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差異的化合物外,，凡是具有結(jié)構(gòu)不同的兩個化合物，一定不會有相同的紅外光譜,。通常紅外吸收帶的波長位置與吸收譜帶的強度,，反映了分子結(jié)構(gòu)上的特點，可以用來鑒定未知物的結(jié)構(gòu)組成或其化學(xué)基團,；而吸收譜帶的吸收強度與分子組成或化學(xué)基團的含量有關(guān),，可用以進行定量分析和純度鑒定。由于紅外光譜分析特征性強,，氣體,、液體、固體樣品都可測定,，并具有用量少,，分析速度快，不破壞樣品的特點,。因此,，紅外光譜法不僅與其它許多分析方法一樣，能進行定性和定量分析,，而且該法是鑒定化合物和測定分子結(jié)構(gòu)的**有用方法之一。 四川氧化亞氮QCL激光器型號