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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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,。 在環(huán)境監(jiān)控,醫(yī)學(xué)應(yīng)用等痕量氣體檢測中,要求QCL單縱模,寬調(diào)諧,高功率,低閾值,高光束質(zhì)量的工作.河北氧化亞氮QCL激光器定制

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,，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)域具有得天獨厚的優(yōu)勢,。其獨特的設(shè)計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。安徽新型QCL激光器封裝在大氣污染監(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,。

    帶間級聯(lián)激光器（ICL）是實現(xiàn)3～5μm波段中紅外激光器的重要前沿,，其在半導(dǎo)體光電器件技術(shù),、氣體檢測、醫(yī)學(xué)醫(yī)療以及自由空間光通信等領(lǐng)域具有重要科學(xué)意義和應(yīng)用價值,。近年來，半導(dǎo)體帶間級聯(lián)激光器的量子阱能帶理論設(shè)計方法和激光器制備**技術(shù)得到迅速提升,。帶間級聯(lián)激光器是一種以?族體系為主,，通過量子工程的能帶設(shè)計及其材料外延,、工藝制作而成的可以工作于中紅外波段的激光器,。由于結(jié)合了傳統(tǒng)的量子阱激光器較長的上能級載流子復(fù)合壽命,，以及量子級聯(lián)激光器（QCL）通過級聯(lián)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)較高內(nèi)量子效率的優(yōu)點,，在中紅外波段具有較大的優(yōu)勢,。研究背景中紅外波段包含了許多氣體分子的吸收峰,，對于氣體分子而言，在中紅外波段的中心吸收截面一般比其在近紅外區(qū)的中心吸收截面高幾個數(shù)量級,。因此,，為了獲得更高的靈敏度和更低的檢測限，利用中紅外的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器吸收光譜技術(shù)（TDLAS）可以實現(xiàn)對特殊或有毒氣體的檢測。常見的位于中紅外波段的氣體分子如圖1所示,，諸如礦井氣體甲烷（CH4）分子吸收峰位于3260nm,，一氧化碳（CO）分子吸收峰位于4610nm,，二氧化碳（CO2）分子吸收峰位于4230nm,，氯化氫（HCl）分子吸收峰位于3395nm，溴化氫（HBr）分子吸收峰位于4020nm,。

    傳統(tǒng)的半導(dǎo)體激光器,，工作原理都是依靠半導(dǎo)體材料中導(dǎo)帶的電子和價帶中的空穴復(fù)合而激發(fā)光子，其激射波長由半導(dǎo)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(dǎo)體激光器難以發(fā)出中遠(yuǎn)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(yuǎn)紅外的半導(dǎo)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(dǎo)體激光器也能激射中遠(yuǎn)紅外以及太赫茲波段的光,，科研人員跳出了基于半導(dǎo)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(dǎo)體材料導(dǎo)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(dǎo)帶的子帶間的能量差所決定,，和半導(dǎo)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(dǎo)體激光器其發(fā)光原理(B)QCL發(fā)光原理,。 在材料科學(xué)領(lǐng)域，可調(diào)諧激光器可以用于精確控制材料的加工和改性過程,。

    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(jìn)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?？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(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,。 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。內(nèi)蒙古一氧化氮QCL激光器加工

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,。河北氧化亞氮QCL激光器定制

    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(dǎo)體激光器是雙極性器件,，導(dǎo)帶中的電子與價帶中的空穴復(fù)合生成光子，而量子級聯(lián)激光器是單極性器件,，只靠導(dǎo)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(dāng)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。 河北氧化亞氮QCL激光器定制