除了氣體檢測外,,帶間級聯(lián)激光器也可用于***領(lǐng)域中,。紅外半導(dǎo)體激光器由于體積小、效率高,、易調(diào)制,、環(huán)境適應(yīng)強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)在***領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈已經(jīng)從***代紅外尋的制導(dǎo)向第四代3~5μm中紅外波段凝視成像制導(dǎo)發(fā)展,,該技術(shù)**提高了紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的靈敏度和抗干擾能力,,使其獲得了更遠(yuǎn)的攻擊距離。此外,,中紅外波段還可以應(yīng)用于工業(yè)過程控制,、臨床呼吸診斷、紅外景象投影,、醫(yī)學(xué)醫(yī)療和化學(xué)生物威脅探測等領(lǐng)域中,;還可以作為光發(fā)射機(jī)進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)自由空間內(nèi)的信息傳輸,。目前,,可以實(shí)現(xiàn)中紅外波段激光器的主要技術(shù)手段包括一類(type-Ⅰ)量子阱(QW)銻化鎵(GaSb)基的激光器及其形成的一類級聯(lián)量子阱激光器。此外還有目前在長波紅外和太赫茲波段非常熱門的量子級聯(lián)激光器。本文重點(diǎn)介紹帶間級聯(lián)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,。黑龍江新型QCL激光器批發(fā)
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。 河南新型QCL激光器加工通訊是DFB的主要應(yīng)用,,如1310nm,,1550nm DFB激光器的應(yīng)用,這里主要介紹非通訊波段DFB激光器的應(yīng)用,。
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過程再次發(fā)光,。這個級聯(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。
常見的溫室氣體光譜學(xué)檢測技術(shù)主要包括非分散紅外光譜技術(shù)(NDIR),、傅立葉變換光譜技術(shù)(FTIR),、差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)(DOAS)、差分吸收激光雷達(dá)技術(shù)(DIAL),、可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS),、離軸積分腔輸出光譜技術(shù)(OA-ICOS)、光腔衰蕩光譜技術(shù)(CRDS),、激光外差光譜技術(shù)(LHS),、空間外差光譜技術(shù)(SHS)等。其中,,NDIR技術(shù)利用氣體分子對寬帶紅外光的吸收光譜強(qiáng)度與濃度成正比的關(guān)系,,進(jìn)行溫室氣體反演,具有結(jié)構(gòu)簡單,、操作方便,、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),但儀器的光譜分辨率和檢測靈敏度較低,。FTIR技術(shù)通過測量紅外光的干涉圖,,并對干涉圖進(jìn)行傅立葉積分變換,從而獲得被測氣體紅外吸收光譜,,能夠?qū)崿F(xiàn)多種組分同時監(jiān)測,,適用于溫室氣體的本底、廓線和時空變化測量及其同位素探測,,儀器系統(tǒng)較為復(fù)雜,,價格比較昂貴。DOAS也是一種寬帶光譜檢測技術(shù),,能夠?qū)崿F(xiàn)多氣體組分探測,,儀器光譜分辨率較低,易受水汽和氣溶膠的影響,。DIAL技術(shù)是一種利用氣體分子后向散射效應(yīng)對氣體遙感探測的光譜技術(shù),,具有高精度、遠(yuǎn)距離、高空間分辨等優(yōu)點(diǎn),,系統(tǒng)較為復(fù)雜,,成本較高。TDLAS技術(shù)利用窄線寬的可調(diào)諧激光光源,,完整地掃描到氣體分子的一條或幾條吸收譜線,。可調(diào)諧半導(dǎo)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(diǎn)的氣體檢測 技術(shù)。
QCL激光器:開啟光電新時代在現(xiàn)代科技飛速發(fā)展的浪潮中,,QCL激光器以其優(yōu)越的性能和穩(wěn)定性,,正逐漸成為光電行業(yè)的新寵。作為一種先進(jìn)的量子級聯(lián)激光器,,QCL激光器以其高效、可靠的特點(diǎn),,在多個領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力,。QCL激光器擁有極高的光束質(zhì)量和出色的波長穩(wěn)定性,這使得它在光譜分析,、環(huán)境監(jiān)測,、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。其獨(dú)特的設(shè)計(jì)使得它能夠在極端環(huán)境下依然保持穩(wěn)定的輸出,,滿足各種復(fù)雜應(yīng)用場景的需求,。TDLAS技術(shù)采用的半導(dǎo)體激光光源的光譜,寬度遠(yuǎn)小于氣體吸收譜線的展寬,,得到單線吸收光譜,。浙江氧化亞氮QCL激光器工廠
量子級聯(lián)激光器窄線寬,可以獲得氣體分子,、原子光譜線精細(xì)結(jié)構(gòu),,因此在氣體檢測分辨率要高于其他檢測方法。黑龍江新型QCL激光器批發(fā)
在現(xiàn)代民用領(lǐng)域,,QCL激光器(量子級聯(lián)激光器)作為紅外對抗系統(tǒng)的重要組成部分,,正逐漸顯示出其不可或缺的地位。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,,以及對安全和效率的日益重視,,QCL激光器在紅外對抗中的應(yīng)用案例層出不窮,展現(xiàn)出其的性能和的適用性,。以某國家的防空系統(tǒng)為例,,該系統(tǒng)在面對敵方導(dǎo)彈威脅時,采用了QCL激光器紅外對抗技術(shù)。這一技術(shù)通過精確發(fā)射特定波長的激光,,成功地干擾了敵方導(dǎo)彈的紅外尋的系統(tǒng),,顯著提高了防空能力。通過這種方式,,防空系統(tǒng)不僅能夠有效保護(hù)關(guān)鍵設(shè)施的安全,,還能夠降低潛在的經(jīng)濟(jì)損失。這一成功應(yīng)用案例展示了QCL激光器在實(shí)際戰(zhàn)斗環(huán)境中的高效性和實(shí)用性,,同時也反映了現(xiàn)代中科技應(yīng)用的重要性,。 黑龍江新型QCL激光器批發(fā)