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在環(huán)境污染分子的監(jiān)測(cè)分析中,，典型的應(yīng)用有,、、,。近紅外光譜的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是壓力加寬不是一個(gè)很大的問(wèn)題,，因此可以在近大氣壓或開(kāi)放光程工作,。缺點(diǎn)是有許多分子在該譜區(qū)沒(méi)有吸收,，雖然在測(cè)量復(fù)雜混合物時(shí),，這也許是一個(gè)優(yōu)點(diǎn),。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(gè)波段分子吸收線的強(qiáng)度比近紅外波段要大幾個(gè)量級(jí),。如：CH4在，理論檢測(cè)下限可達(dá),；CO在,，理論檢測(cè)可達(dá)。通常分子在這個(gè)波段的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)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(lái),，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)...

相比較與其它激光器,，量子級(jí)聯(lián)激光器的優(yōu)點(diǎn)如下：1)中遠(yuǎn)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(zhǎng)主要在可見(jiàn)光和近紅外波段,，當(dāng)我們需要使用中遠(yuǎn)紅外和太赫茲波段的激光時(shí)，半導(dǎo)體激光器對(duì)此則有些無(wú)能為力,，不同體系激光器激射波長(zhǎng)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(yuǎn)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(zhǎng)范圍,；QCL激射波長(zhǎng)取決于子帶間能量差,，可以通過(guò)設(shè)計(jì)量子阱層厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)控制，所以量子級(jí)聯(lián)激光器的激射波長(zhǎng)范圍極寬（約3-250μm）,，并且可以根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)特定波長(zhǎng)的激光輸出,。3)體積小,；QCL相比其它激光器如：一氧化...

大氣中CO2,、CH4、N2O三大溫室氣體的特征吸收光譜主要位于近紅外和中紅外光波段,，其中近紅外波段波長(zhǎng)在－μm范圍,，對(duì)應(yīng)于氣體分子的“泛頻”吸收譜帶，而中紅外波段波長(zhǎng)位于－25μm范圍,，對(duì)應(yīng)于氣體分子的“基頻”吸收譜帶,，吸收強(qiáng)度要明顯高于近紅外波段，適用于濃度痕量氣體分子的高靈敏檢測(cè),。針對(duì)目前溫室氣體多目標(biāo)場(chǎng)景監(jiān)測(cè)需求,，研究人員開(kāi)展了不同形式的探測(cè)方法研究，主要包括地面探測(cè),、地基探測(cè),、機(jī)載探測(cè)和星載探測(cè)，綜合運(yùn)用各種吸收光譜技術(shù)和儀器,，通過(guò)掃描獲取溫室氣體紅外波段的特征吸收光譜,，經(jīng)過(guò)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換、光譜信號(hào)采集,、濃度算法解析,、軟件數(shù)據(jù)處理等技術(shù)過(guò)程，能夠?qū)崿F(xiàn)溫室氣體多組分高靈敏時(shí)空分...

在當(dāng)今高科技迅猛發(fā)展的時(shí)代,，量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL激光器）憑借其性能,，越來(lái)越受到氣體檢測(cè)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(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè),，為環(huán)境監(jiān)測(cè)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(cè)和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域,，其應(yīng)用價(jià)值不可小覷。QCL激光器的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于其強(qiáng)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(shí)別特定氣體的存在,，從而減少誤報(bào)的可能性,，極大地提高了檢測(cè)的可靠性和準(zhǔn)確性。這種選擇性不僅提升了產(chǎn)品的市...

當(dāng)紅外輻射的能量與氣體分子振動(dòng)躍遷所需的能量相匹配時(shí),，氣體分子會(huì)吸收特定波長(zhǎng)的紅外光,，導(dǎo)致透過(guò)光的強(qiáng)度減弱,，從而形成特征吸收峰,。輻射光子的能量與分子振動(dòng)躍遷的能量差相等。l分子振動(dòng)伴隨偶極矩的變化（紅外活性）,。分子在紅外光譜中表現(xiàn)出基頻,、倍頻和組合頻吸收峰。l每種氣體分子具有獨(dú)特的紅外吸收譜帶,，這種特征吸收峰可以用來(lái)識(shí)別氣體種類,。絕大多數(shù)氣態(tài)化學(xué)物質(zhì)在中紅外光譜區(qū)（≈2-25μm）都顯示出基本的振動(dòng)吸收帶，這些基本帶對(duì)光的吸收提供了一種幾乎通用的檢測(cè)手段,。光學(xué)技術(shù)的主要特征是對(duì)痕量氣體的非侵入式原位檢測(cè)能力,。目前中紅外激光在定量痕量氣體檢測(cè)中的應(yīng)用必將代替近紅外成為下一代高精度的選...

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(jí)聯(lián)激光器（QCL）是激光領(lǐng)域的三個(gè)重大變革性里程碑,。量子級(jí)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(zhǎng)由半導(dǎo)體能隙來(lái)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(guò)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(guò)改變量子阱層的厚度來(lái)改變發(fā)光波長(zhǎng)。量子級(jí)聯(lián)激光器比其它激光器...

在現(xiàn)代民用領(lǐng)域,，QCL激光器（量子級(jí)聯(lián)激光器）作為紅外對(duì)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(duì)安全和效率的日益重視,，QCL激光器在紅外對(duì)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(guó)家的防空系統(tǒng)為例,，該系統(tǒng)在面對(duì)敵方導(dǎo)彈威脅時(shí)，采用了QCL激光器紅外對(duì)抗技術(shù),。這一技術(shù)通過(guò)精確發(fā)射特定波長(zhǎng)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(guò)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(shí)也反映了現(xiàn)代中科技應(yīng)用的重要性,。 ...

在工業(yè)檢測(cè)方面，量子級(jí)聯(lián)激光器以其小型化和集成化的設(shè)計(jì),，完美適應(yīng)了現(xiàn)代工業(yè)的需求,。它能夠以更低的能耗和更小的體積完成復(fù)雜的檢測(cè)任務(wù)。這對(duì)于降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本,，提高生產(chǎn)效率,，具有重要的推動(dòng)作用。許多企業(yè)通過(guò)引入量子級(jí)聯(lián)激光器技術(shù),，成功減少了設(shè)備占用空間,，并提升了生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度。綜合來(lái)看,，量子級(jí)聯(lián)激光器憑借其高效,、靈活和經(jīng)濟(jì)的特性，正逐步改變各行各業(yè)的技術(shù)格局,。無(wú)論是在環(huán)境監(jiān)測(cè),、醫(yī)療成像還是工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域，量子級(jí)聯(lián)激光器都為客戶提供了切實(shí)可行的解決方案,，幫助企業(yè)提高效率,、降低成本，從而在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)環(huán)境中脫穎而出,。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,，量子級(jí)聯(lián)激光器的未來(lái)將更加光明，...

量子級(jí)聯(lián)激光器輸出功率較高圖3量子級(jí)聯(lián)激光器有源區(qū)工作示意圖（兩個(gè)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(cè)應(yīng)用中會(huì)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(chǎng)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(jì),，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(duì)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(guò)一系列的子帶和微帶，實(shí)現(xiàn)子帶中的上能級(jí)電子的集聚,，之后迅速躍遷到下能級(jí)并產(chǎn)生光子,，之后注入?yún)^(qū)再重復(fù)利用...

量子級(jí)聯(lián)激光器是基于多個(gè)量子阱異質(zhì)結(jié)中掩埋次能級(jí)躍遷的單極半導(dǎo)體注入激光器,，它們是通過(guò)能帶工程并通過(guò)分子束外延生長(zhǎng)方法得到的。QCL激光器的輸出波長(zhǎng)依賴于量子阱和作用區(qū)掩埋層的厚度而不是激光材料的能級(jí),。由于QCL輸出波長(zhǎng)不受帶隙寬度的限制,，因而能夠被制成在中紅外波長(zhǎng)區(qū)較寬范圍里輸出。QCL的輸出波長(zhǎng)區(qū)可以從μm到60μm,，激光輸出功率可以達(dá)到幾個(gè)mW,。QCL在脈沖工作方式下可以工作在室溫下，并且已經(jīng)被用于痕量氣體的光譜檢測(cè),，但由于脈沖激光固有特點(diǎn)使其線寬相對(duì)較寬,。雖然單模連續(xù)輸出DFB－QCL已早有報(bào)道,，但到目前為止,，還沒(méi)有痕量氣體檢測(cè)的報(bào)道。鑒于目前中紅外光譜區(qū)傳統(tǒng)激光技術(shù)存在的...

TDLAS能實(shí)現(xiàn)"原位,、連續(xù),、實(shí)時(shí)測(cè)量"，環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng),，易于設(shè)備的小型化,。因此可以掙脫實(shí)驗(yàn)室的束縛，在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中大展拳腳,。比如大氣環(huán)境在線監(jiān)測(cè),、發(fā)動(dòng)機(jī)效率檢測(cè)、汽車(chē)尾氣測(cè)量,、工業(yè)過(guò)程氣體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等等,。TDLAS利用半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧特性，可獲得被選定的待測(cè)氣體特征吸收峰的吸收光譜,，從而對(duì)氣體定性或者定量的分析,。每種氣體分子的吸收峰受其他氣體吸收干擾很小，所以也稱之為"分子的指紋峰"TDLAS技術(shù)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是這些氣體"分子指紋"的識(shí)別系統(tǒng),，具有很強(qiáng)的選擇性,。此外，TDLAS的檢測(cè)靈敏度也是較高的,，不過(guò)檢出限能達(dá)到怎樣的量級(jí),，就和所用光源有著很大的關(guān)系。常見(jiàn)的污染氣體的"指紋峰"主...

TDLAS技術(shù)具有高靈敏度,、高光譜分辨率,、快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于氣體的痕量探測(cè),。利用氣體吸收譜線隨溫度、氣壓等因素變化的特性,，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體體系溫度、濃度,、速度和流量等參數(shù)的測(cè)量,。無(wú)干擾、低價(jià),、可小型化等是TDLAS技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn),。我們致力于發(fā)展高速（微秒級(jí)）、高靈敏（ppb級(jí)）,、可攜帶式的基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的氣體測(cè)量技術(shù)方法,，拓展在航空航天、石油化工和燃燒等領(lǐng)域的應(yīng)用,。調(diào)諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）是激光氣體分析儀**常用的技術(shù)之一,。其工作原理如下：激光光源：使用調(diào)諧半導(dǎo)體激光器作為光源，能夠在特定的窄波段范圍內(nèi)快速調(diào)諧激光波長(zhǎng),，精確匹配待測(cè)氣體的吸收峰,。氣體吸...

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(jià)帶中的空穴復(fù)合生成光子,，而量子級(jí)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(duì)稱，是量子級(jí)聯(lián)激光器能夠低閾值工作的一個(gè)原因,。當(dāng)然,，QCL的閾值電流密度也與有源區(qū)設(shè)計(jì)，材料生長(zhǎng)以及器件結(jié)構(gòu)有關(guān),。尺寸較小圖5量子級(jí)聯(lián)激光器實(shí)物圖量子級(jí)聯(lián)激光器的尺寸較小,，如圖5所示，量子級(jí)聯(lián)激光器管芯的長(zhǎng)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(dòng)和操作。量子級(jí)聯(lián)激光器的工作溫度,、輸出性能和波長(zhǎng)覆蓋范圍...

在性價(jià)比方面,，QCL激光器同樣表現(xiàn)質(zhì)量。盡管其技術(shù)含量較高,，但隨著生產(chǎn)工藝的不斷進(jìn)步以及市場(chǎng)需求的上升,，QCL激光器的制造成本逐漸降低，使得越來(lái)越多的客戶能夠享受到這一先進(jìn)技術(shù)所帶來(lái)的好處,。我們始終堅(jiān)持為客戶提供高質(zhì)量的產(chǎn)品,，確保每一臺(tái)QCL激光器都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試和質(zhì)量控制，以滿足不同客戶的需求,。創(chuàng)新性是QCL激光器在市場(chǎng)中脫穎而出的另一個(gè)關(guān)鍵因素,。我們不斷進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，以提升QCL激光器的性能,，從而適應(yīng)不斷變化的市場(chǎng)需求,。無(wú)論是在新材料的應(yīng)用，還是在激光器設(shè)計(jì)的優(yōu)化上,，我們都力求為客戶提供前沿的技術(shù)解決方案。此外,，我們還關(guān)注如何提升激光器的耐用性和穩(wěn)定性,，以確保其在各種工況下的可...

紅外激光光譜學(xué)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)以及在許多領(lǐng)域有著潛在的重要應(yīng)用價(jià)值，是近年來(lái)非常熱門(mén)的研究領(lǐng)域之一,。主要的應(yīng)用有：(1)高選擇性,，高分辨率的光譜技術(shù)，由于分子光譜的“指紋”特征,，它不受其它氣體的干擾,。這一特性與其它方法相比有明顯的優(yōu)勢(shì)。(2)它是一種對(duì)所有在紅外有吸收的活躍分子都有效的通用技術(shù),，同樣的儀器可以方便的改成測(cè)量其它組分的儀器,，只需要改變激光器和標(biāo)準(zhǔn)氣。由于這個(gè)特點(diǎn),，很容易就能將其改成同時(shí)測(cè)量多組分的儀器,。(3)它具有速度快，靈敏度高的優(yōu)點(diǎn),。在不失靈敏度的情況下,，其時(shí)間分辨率可以在ms量級(jí)。應(yīng)用該技術(shù)的主要領(lǐng)域有：分子光譜研究、工業(yè)過(guò)程監(jiān)測(cè)控制,、燃燒過(guò)程診斷分析,、發(fā)動(dòng)機(jī)效率和機(jī)...

在現(xiàn)代民用領(lǐng)域，QCL激光器（量子級(jí)聯(lián)激光器）作為紅外對(duì)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(duì)安全和效率的日益重視,，QCL激光器在紅外對(duì)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(guó)家的防空系統(tǒng)為例,，該系統(tǒng)在面對(duì)敵方導(dǎo)彈威脅時(shí),，采用了QCL激光器紅外對(duì)抗技術(shù)。這一技術(shù)通過(guò)精確發(fā)射特定波長(zhǎng)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(guò)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(shí)也反映了現(xiàn)代中科技應(yīng)用的重要性,。 ...

還是其他需要高功率激光支持的應(yīng)用場(chǎng)景，我們的QCL激光器都能輕松應(yīng)對(duì),，展現(xiàn)出強(qiáng)大的應(yīng)用潛力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,。**國(guó)產(chǎn)化優(yōu)勢(shì)：品質(zhì)與供貨的雙重保障**作為國(guó)內(nèi)QCL激光器領(lǐng)域的佼佼者，我們擁有完整的產(chǎn)業(yè)鏈和強(qiáng)大的自主研發(fā)能力,。從原材料采購(gòu)到生產(chǎn)制造,，每一個(gè)環(huán)節(jié)都嚴(yán)格把關(guān)，確保了產(chǎn)品的品質(zhì),。同時(shí),，我們建立了穩(wěn)定的供貨渠道，確?？蛻裟軌螂S時(shí)獲得所需產(chǎn)品,，無(wú)懼市場(chǎng)波動(dòng)和供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)。**產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)景：科技之光,，照亮未來(lái)**QCL激光器在光譜分析,、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療診斷,、材料加工等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用,。在光譜分析領(lǐng)域，我們的QCL激光器能夠提供高分辨率的光譜數(shù)據(jù)，助力科研人員揭示物質(zhì)的微觀世界,；在環(huán)境監(jiān)測(cè)...

QCL激光器的基本結(jié)構(gòu)包括FP-QCL,、DFB-QCL和ECqcL。增益介質(zhì)顯示為灰色,，波長(zhǎng)選擇機(jī)制為藍(lán)色,，鍍膜面為橙色，輸出光束為紅色,。1.簡(jiǎn)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(shí)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(guò)大范圍的溫度調(diào)諧，DFB-QCL還可以提供有限的波長(zhǎng)調(diào)諧（通過(guò)緩慢的溫度調(diào)諧獲得10~20cm-1的調(diào)諧范圍,，或者通過(guò)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...

紅外激光光譜學(xué)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)以及在許多領(lǐng)域有著潛在的重要應(yīng)用價(jià)值，是近年來(lái)非常熱門(mén)的研究領(lǐng)域之一,。主要的應(yīng)用有：(1)高選擇性,，高分辨率的光譜技術(shù)，由于分子光譜的“指紋”特征,，它不受其它氣體的干擾,。這一特性與其它方法相比有明顯的優(yōu)勢(shì)。(2)它是一種對(duì)所有在紅外有吸收的活躍分子都有效的通用技術(shù),，同樣的儀器可以方便的改成測(cè)量其它組分的儀器，只需要改變激光器和標(biāo)準(zhǔn)氣,。由于這個(gè)特點(diǎn),，很容易就能將其改成同時(shí)測(cè)量多組分的儀器。(3)它具有速度快,，靈敏度高的優(yōu)點(diǎn),。在不失靈敏度的情況下，其時(shí)間分辨率可以在ms量級(jí),。應(yīng)用該技術(shù)的主要領(lǐng)域有：分子光譜研究,、工業(yè)過(guò)程監(jiān)測(cè)控制、燃燒過(guò)程診斷分析,、發(fā)動(dòng)機(jī)效率和機(jī)...

量子級(jí)聯(lián)激光理論的創(chuàng)立和量子級(jí)聯(lián)激光器的發(fā)明使中遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)成為可能。一般而言，量子級(jí)聯(lián)激光器系統(tǒng)包括量子級(jí)聯(lián)激光模塊,，控制模塊以及接口模塊,。量子級(jí)聯(lián)激光器從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，可以分為分布反饋（DistributedFeedback）QCL,，F(xiàn)-P（Fabry-Perot）QCL和外腔（ExternalCavity）QCL,。量子級(jí)聯(lián)激光器由于其獨(dú)特的設(shè)計(jì)原理使其具有如下的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：1：可以提供超寬的光譜范圍（midIRtoTHz）。2：極好的波長(zhǎng)可調(diào)諧性,。3：很高的輸出功率,，同時(shí)也可以工作在室溫環(huán)境下。目前國(guó)際上已研制出～19μm中遠(yuǎn)紅外量子級(jí)聯(lián)...

氣體分析儀主要利用激光光譜技術(shù),，通過(guò)氣體對(duì)特定波長(zhǎng)的激光吸收特性來(lái)檢測(cè)氣體濃度,。1.激光吸收光譜原理激光吸收光譜法基于不同氣體分子對(duì)特定波長(zhǎng)的激光具有不同的吸收特性。當(dāng)激光光束穿過(guò)氣體樣品時(shí),，特定氣體分子會(huì)吸收與其吸收光譜相匹配的激光波長(zhǎng),。通過(guò)測(cè)量吸收后的激光強(qiáng)度變化，可以確定氣體的濃度,。2.調(diào)諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）調(diào)諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）是激光氣體分析儀**常用的技術(shù)之一,。其工作原理如下：激光光源：使用調(diào)諧半導(dǎo)體激光器作為光源，能夠在特定的窄波段范圍內(nèi)快速調(diào)諧激光波長(zhǎng),，精確匹配待測(cè)氣體的吸收峰,。氣體吸收過(guò)程：激光器發(fā)射的窄帶單色激光穿過(guò)待測(cè)氣體樣品。由于特...

1994年4月,，貝爾實(shí)驗(yàn)室在《科學(xué)》上報(bào)道了***個(gè)子帶間量子級(jí)聯(lián)激光器,。帶間級(jí)聯(lián)和量子級(jí)聯(lián)激光器的研究都源于早期對(duì)于半導(dǎo)體超晶格的研究以及通過(guò)子帶間躍遷實(shí)現(xiàn)激光器的探索。在帶間級(jí)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(jí)聯(lián)激光器的結(jié)構(gòu)中,。同時(shí)，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(jì)直到***也一直被采用,。1997年,，由休斯頓大學(xué)和桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作完成的***臺(tái)可達(dá)170K低溫工作的帶間級(jí)聯(lián)激光器被報(bào)道出來(lái)，此后,，對(duì)于二類量子阱的研究也取得了一定進(jìn)展,，而帶間級(jí)聯(lián)激光器也在1998～2000年工作溫度逐漸提...

中遠(yuǎn)紅外波段包含了兩個(gè)重要的大氣窗口3-5μm和8-13μm波段，很多氣體的特征吸收峰都在這個(gè)波段,，如NO,、CO,、CO2、NH3,、SO2,、SO3等，還有一些人體疾病如糖尿病,、,、胸、肺,、精神疾病等特征氣體的吸收譜線也處于此波段,，如圖4。不同氣體的特征吸收峰基于QCL的檢測(cè)系統(tǒng),，具有體積小,、檢測(cè)速度快、精確度高等特點(diǎn),，可以廣泛的應(yīng)用在環(huán)境檢測(cè),、痕量氣體檢測(cè)、醫(yī)療診斷等方面,，基于QCL的氣體檢測(cè)系統(tǒng)是QCL重要的應(yīng)用之一,，如氣體檢測(cè)系統(tǒng)如圖5。相比于傳統(tǒng)的氣體檢測(cè)技術(shù)（電化學(xué)檢測(cè),、氣相色譜分析,、紅外LED），量子級(jí)聯(lián)激光器在氣體檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)如下：1,、量子級(jí)聯(lián)激光器具有很窄的光譜線寬,，可以獲...

除了氣體檢測(cè)外，帶間級(jí)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(guò)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(cè)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(jí)聯(lián)...

紅外光譜檢測(cè)方法主要有使用寬帶光源的傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和非分散紅外光譜（NDIR）技術(shù),，以及紅外激光光譜技術(shù)。與使用寬帶光源的FTIR和NDIR相比,，紅外激光光譜由于采用高單色性的紅外激光作為光源,，具有更高的光譜分辨率，不需要使用額外的分光部件,，易于實(shí)現(xiàn)儀器的小型化,。另外，高功率密度激光光源更方便實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)光程檢測(cè),。紅外激光光譜學(xué)依據(jù)波段分為近紅外光譜和中紅外光譜,。近紅外波段工作在－μm的近紅外區(qū)，相應(yīng)于某些分子的“泛頻”譜帶,。分子在這些譜帶的吸收系數(shù)比中紅外的基頻吸收要弱得多,，一般要低2－3數(shù)量級(jí)。盡管如此,，由III－V族化合物制成的半導(dǎo)體激光由于在通信和電子工業(yè)元件方面...

工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),、化石燃料燃燒、機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放等人類活動(dòng)產(chǎn)生的過(guò)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(shí)間尺度的溫室氣體精確、快速,、動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)是環(huán)境氣候研究的基礎(chǔ)和前提,。基于光譜學(xué)原理的氣體檢測(cè)技術(shù),，具有非接觸,、快響應(yīng)、高靈敏,、大范圍監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn),，是目前溫室氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)的主流研究方向。針對(duì)當(dāng)前溫室氣體點(diǎn)源,、面源,、區(qū)域、全球等尺度下的監(jiān)測(cè)需求,，綜合利用多種形式的光譜學(xué)測(cè)量手段,，開(kāi)展地面探測(cè)、地基探測(cè),、機(jī)載探測(cè)和星載探測(cè)四種典型光學(xué)觀測(cè),，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(shì)，這對(duì)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...

紅外激光光譜學(xué)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)以及在許多領(lǐng)域有著潛在的重要應(yīng)用價(jià)值,，是近年來(lái)非常熱門(mén)的研究領(lǐng)域之一,。主要的應(yīng)用有：(1)高選擇性，高分辨率的光譜技術(shù),，由于分子光譜的“指紋”特征,，它不受其它氣體的干擾。這一特性與其它方法相比有明顯的優(yōu)勢(shì),。(2)它是一種對(duì)所有在紅外有吸收的活躍分子都有效的通用技術(shù),，同樣的儀器可以方便的改成測(cè)量其它組分的儀器，只需要改變激光器和標(biāo)準(zhǔn)氣,。由于這個(gè)特點(diǎn),，很容易就能將其改成同時(shí)測(cè)量多組分的儀器。(3)它具有速度快,，靈敏度高的優(yōu)點(diǎn),。在不失靈敏度的情況下，其時(shí)間分辨率可以在ms量級(jí),。應(yīng)用該技術(shù)的主要領(lǐng)域有：分子光譜研究,、工業(yè)過(guò)程監(jiān)測(cè)控制、燃燒過(guò)程診斷分析,、發(fā)動(dòng)機(jī)效率和機(jī)...

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(jí)聯(lián)激光器（QCL）是激光領(lǐng)域的三個(gè)重大變革性里程碑。量子級(jí)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(zhǎng)由半導(dǎo)體能隙來(lái)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(guò)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(guò)改變量子阱層的厚度來(lái)改變發(fā)光波長(zhǎng),。量子級(jí)聯(lián)激光器比其它激光器...

QCL激光器的基本結(jié)構(gòu)包括FP-QCL、DFB-QCL和ECqcL,。增益介質(zhì)顯示為灰色,，波長(zhǎng)選擇機(jī)制為藍(lán)色，鍍膜面為橙色,，輸出光束為紅色,。1.簡(jiǎn)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(shí)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(guò)大范圍的溫度調(diào)諧,，DFB-QCL還可以提供有限的波長(zhǎng)調(diào)諧（通過(guò)緩慢的溫度調(diào)諧獲得10~20cm-1的調(diào)諧范圍,，或者通過(guò)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...

量子級(jí)聯(lián)激光理論的創(chuàng)立和量子級(jí)聯(lián)激光器的發(fā)明使中遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)成為可能,。一般而言，量子級(jí)聯(lián)激光器系統(tǒng)包括量子級(jí)聯(lián)激光模塊,，控制模塊以及接口模塊,。量子級(jí)聯(lián)激光器從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，可以分為分布反饋（DistributedFeedback）QCL,，F(xiàn)-P（Fabry-Perot）QCL和外腔（ExternalCavity）QCL,。量子級(jí)聯(lián)激光器由于其獨(dú)特的設(shè)計(jì)原理使其具有如下的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：1：可以提供超寬的光譜范圍（midIRtoTHz）。2：極好的波長(zhǎng)可調(diào)諧性,。3：很高的輸出功率,，同時(shí)也可以工作在室溫環(huán)境下。目前國(guó)際上已研制出～19μm中遠(yuǎn)紅外量子級(jí)聯(lián)...