QCL的性能稳定性受热效应影响明显。由于中红外波段的发光效率较低,大部分电能转化为热量,若散热不及时,会导致芯片温度升高,引发波长漂移、输出功率下降甚至器件损坏。宁仪信息从封装设计与散热结构两方面入手,提升了QCL的工业级可靠性。封装设计上,团队采用蝴蝶型(Butterfly)与TO3两种主流封装形...
量子级联激光理论的创立和量子级联激光器的发明使中远红外波段高可靠、高功率和高特征温度半导体激光器的实现成为可能。一般而言,量子级联激光器系统包括量子级联激光模块,控制模块以及接口模块。量子级联激光器从结构上来说,可以分为分布反馈(DistributedFeedback)QCL,F-P(Fabry-Perot)QCL和外腔(ExternalCavity)QCL。量子级联激光器由于其独特的设计原理使其具有如下的独特优势:1:可以提供超宽的光谱范围(midIRtoTHz)。2:极好的波长可调谐性。3:很高的输出功率,同时也可以工作在室温环境下。目前国际上已研制出~19μm中远红外量子级联激光器系统。随着技术的进步,目前量子级联激光器不但能以脉冲的方式工作,而且可以在连续工作的方式输出大功率激光。激光模块将QC激光器装进一个气密性封装内,比较大限度的保护了激光器的性能和寿命。 QCL由二次谐波从而对污染气体进行定性或者定量分析,具有高分辨率、高灵敏度以及响应时间快等特点。新疆二氧化碳QCL激光器报价
在环境污染分子的监测分析中,典型的应用有、、。近红外光谱的一个优点是压力加宽不是一个很大的问题,因此可以在近大气压或开放光程工作。缺点是有许多分子在该谱区没有吸收,虽然在测量复杂混合物时,这也许是一个优点。中红外波段工作在3-13μm的“指纹”区,是气体分子基带吸收。这个波段分子吸收线的强度比近红外波段要大几个量级。如:CH4在,理论检测下限可达;CO在,理论检测可达。通常分子在这个波段的振动和转动光谱谱线非常丰富密集,典型的光谱线宽约为2×10-3cm-1(~60MHz)。中红外波段激光光谱技术目前主要受到激光光源的限制,但近几年来,随着红外激光技术的发展和新型中红外相干光源技术的发展,在中红外波段进***体分子的超高灵敏检测技术有了长足的进步。 海南半导体QCL激光器报价QCL在高灵敏检测方面具备天然的优势,可能成为呼吸气体分析技术领域瓶颈的可靠解决方案。
激光器的发展里程碑如下:1960年发明的固态激光器和气体激光器,1962年发明的双极型半导体激光器和1994年发明的单极型量子级联激光器(QCL)是激光领域的三个重大性里程碑。量子级联激光器的工作原理与通常的半导体激光器截然不同,它打破了传统p-n结型半导体激光器的电子-空穴复合受激辐射机制,其发光波长由半导体能隙来决定,填补了半导体中红外激光器的空白。QCL受激辐射过程只有电子参与,其激射方案是利用在半导体异质结薄层内由量子限制效应引起的分离电子态之间产生粒子数反转,从而实现单电子注入的多光子输出,并且可以轻松得通过改变量子阱层的厚度来改变发光波长。量子级联激光器比其它激光器的优势在于它的级联过程,电子从高能级跳跃到低能级过程中,不但没有损失,还可以注入到下一个过程再次发光。这个级联过程使这些电子"循环"起来,从而造就了一种令人惊叹的激光器。因此,量子级联激光器的发明被视为半导体激光理论的一次和里程碑。
1994年4月,贝尔实验室在《科学》上报道了***个子带间量子级联激光器。带间级联和量子级联激光器的研究都源于早期对于半导体超晶格的研究以及通过子带间跃迁实现激光器的探索。在带间级联激光器提出的2~3年内,空穴注入区就已经提出并加入到了带间级联激光器的结构中。同时,W型二类量子阱的概念也被提出,并取代了原先的单边型的二类量子阱。空穴注入区和W型有源区的设计直到***也一直被采用。1997年,由休斯顿大学和桑迪亚国家实验室合作完成的***台可达170K低温工作的带间级联激光器被报道出来,此后,对于二类量子阱的研究也取得了一定进展,而带间级联激光器也在1998~2000年工作温度逐渐提升至250~286K,微分量子效率超过了传统极限的100%,从而证实了级联过程。里程碑式的突破是在2002年,研究人员Yang等实现了***台室温脉冲激射的带间级联激光器,由18个周期构成。 QCL有着非常重要的用途,高精度痕量气体传感、自由空间光通信、定向红外干扰等。
除了气体检测外,带间级联激光器也可用于***领域中。红外半导体激光器由于体积小、效率高、易调制、环境适应强等优点在***领域得到了广泛应用。红外制导导弹已经从***代红外寻的制导向第四代3~5μm中红外波段凝视成像制导发展,该技术**提高了红外制导导弹的灵敏度和抗干扰能力,使其获得了更远的攻击距离。此外,中红外波段还可以应用于工业过程控制、临床呼吸诊断、红外景象投影、医学医疗和化学生物威胁探测等领域中;还可以作为光发射机进行通信,实现自由空间内的信息传输。目前,可以实现中红外波段激光器的主要技术手段包括一类(type-Ⅰ)量子阱(QW)锑化镓(GaSb)基的激光器及其形成的一类级联量子阱激光器。此外还有目前在长波红外和太赫兹波段非常热门的量子级联激光器。本文重点介绍带间级联激光器。 DFB激光器能避免其他背景气体的交叉干扰,使检测系统具有较好的测量精度。云南N2OQCL激光器封装
量子级联激光器窄线宽,可以获得气体分子、原子光谱线精细结构,因此在气体检测分辨率要高于其他检测方法。新疆二氧化碳QCL激光器报价
常见的温室气体光谱学检测技术主要包括非分散红外光谱技术(NDIR)、傅立叶变换光谱技术(FTIR)、差分光学吸收光谱技术(DOAS)、差分吸收激光雷达技术(DIAL)、可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)、离轴积分腔输出光谱技术(OA-ICOS)、光腔衰荡光谱技术(CRDS)、激光外差光谱技术(LHS)、空间外差光谱技术(SHS)等。其中,NDIR技术利用气体分子对宽带红外光的吸收光谱强度与浓度成正比的关系,进行温室气体反演,具有结构简单、操作方便、成本低廉等优点,但仪器的光谱分辨率和检测灵敏度较低。FTIR技术通过测量红外光的干涉图,并对干涉图进行傅立叶积分变换,从而获得被测气体红外吸收光谱,能够实现多种组分同时监测,适用于温室气体的本底、廓线和时空变化测量及其同位素探测,仪器系统较为复杂,价格比较昂贵。DOAS也是一种宽带光谱检测技术,能够实现多气体组分探测,仪器光谱分辨率较低,易受水汽和气溶胶的影响。DIAL技术是一种利用气体分子后向散射效应对气体遥感探测的光谱技术,具有高精度、远距离、高空间分辨等优点,系统较为复杂,成本较高。TDLAS技术利用窄线宽的可调谐激光光源,完整地扫描到气体分子的一条或几条吸收谱线。新疆二氧化碳QCL激光器报价
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