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...
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。 中红外光谱是分子的基频吸收区,对痕量气体具有极高的敏感度,这使得它成为温室气体监测的理想选择。辽宁标准QCL激光器多少钱
当红外辐射的能量与气体分子振动跃迁所需的能量相匹配时,气体分子会吸收特定波长的红外光,导致透过光的强度减弱,从而形成特征吸收峰。辐射光子的能量与分子振动跃迁的能量差相等。l分子振动伴随偶极矩的变化(红外活性)。分子在红外光谱中表现出基频、倍频和组合频吸收峰。l每种气体分子具有独特的红外吸收谱带,这种特征吸收峰可以用来识别气体种类。绝大多数气态化学物质在中红外光谱区(≈2-25µm)都显示出基本的振动吸收带,这些基本带对光的吸收提供了一种几乎通用的检测手段。光学技术的主要特征是对痕量气体的非侵入式原位检测能力。目前中红外激光在定量痕量气体检测中的应用必将代替近红外成为下一代高精度的选择。进入21世纪全球环境问题日益突出,各国都在在努力减少温室气体排放。二氧化碳(CO2)通常被称为温室气体,但其他使全球环境恶化的气体还包括二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)。此外,在气体泄漏检测和性气体的集中监控是预防灾难中激光法可以采取有效报警措施从而可以避免风险于灾难之前。激光吸收光谱法是检测微量气体的方法之一。它使用分布式反馈激光二极管(DFB-LD)检测某种气体,该二极管具有特定于该气体的光吸收波长。 安徽CO2QCL激光器多少钱中红外QCL-TDLAS在气体检测中具有高灵敏度、高分辨率及快速响应等优点。
工农业生产、化石燃料燃烧、机动车尾气排放等人类活动产生的过量温室气体加剧了全球气候变暖,研究和发展适用于不同空间、时间尺度的温室气体精确、快速、动态检测技术是环境气候研究的基础和前提。基于光谱学原理的气体检测技术,具有非接触、快响应、高灵敏、大范围监测等优点,是目前温室气体监测技术的主流研究方向。针对当前温室气体点源、面源、区域、全球等尺度下的监测需求,综合利用多种形式的光谱学测量手段,开展地面探测、地基探测、机载探测和星载探测四种典型光学观测,获取温室气体空间分布、季节变化和年变化的特征和趋势,这对理解区域碳排放、掌握源汇信息、研究环境气候变化规律等具有重要意义。二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF6),其中后三种气体造成温室效应的能力强,但从对全球升温的贡献百分比来说,CO2、CH4和N2O三大主要温室气体所占的比例大,它们对全球变暖的总体贡献占到77%,浓度也呈现出逐年升高的趋势。
量子级联激光器输出功率较高图3量子级联激光器有源区工作示意图(两个周期)比起中红外波段其它光源,QCL的输出功率较高。不同的激光气体检测应用中会需要不同的功率,故激光器的高功率工作是非常必要的。改变工作电流就可以改变激光器的输出功率,高功率的激光器能够提供的功率范围大,可以满足更多的应用场景。QCL输出功率较高的原因可以归结于其本身的有源区结构设计,其电子利用效率较高。内量子效率是指每秒注入有源区的电子-空穴对数能够产生的光子数多少。图3给出典型的QCL有源区工作示意图,电子流通过一系列的子带和微带,实现子带中的上能级电子的集聚,之后迅速跃迁到下能级并产生光子,之后注入区再重复利用电子流,使之进入下一个循环。理论上一个电子可以产生与有源区级数相同的光子数,从而内量子效率较高,输出的功率也就越大。而常规的半导体激光器中,一个电子在与空穴相遇后辐射出一个光子。可室温工作许多应用中需要激光器能室温工作(室温脉冲或室温连续工作)。器件低温工作时需将激光器放置在液氮制冷的杜瓦中,将增大系统体积,而且不利于激光器的光束整形。而常规半导体激光器中电子和空穴的分布对温度十分敏感,在长波长区域。 可调谐半导体激光器调制光谱技术具有非侵入式原位快速在线测量和遥测等的特有优势。
相比较与其它激光器,量子级联激光器的优点如下:1)中远红外和太赫兹波段出射;在QCL发明之前,半导体激光器的发射波长主要在可见光和近红外波段,当我们需要使用中远红外和太赫兹波段的激光时,半导体激光器对此则有些无能为力,不同体系激光器激射波长范围如图3。QCL的发明,使得半导体激光器也能激射出中远红外和太赫兹波段的激光。如图3.不同激光器发光范围[15]2)宽波长范围;QCL激射波长取决于子带间能量差,可以通过设计量子阱层厚度来实现波长控制,所以量子级联激光器的激射波长范围极宽(约3-250μm),并且可以根据实际需求设计特定波长的激光输出。3)体积小;QCL相比其它激光器如:一氧化碳激光器(激射波长为4-5μm)和二氧化碳激光器(激射波长为μm),具有体积小、重量轻的特点,其携带方便,便于系统化和集成化。4)单极型结构;传统结构半导体激光器为双极型,其出光原理依靠的是p-n结中导带电子和价带空穴复合所产生的受激辐射,而QCL全程只有电子参与,空穴并未参与辐射发光过程,所以量子级联激光器为单极型激光器,且其出射的激光具有很好的单向偏振性。5)高的电子利用效率;因为QCL所独特的级联结构,电子在参与完子带间跃迁发光后,并没有湮灭。 TDLAS利用可调谐半导体激光器的窄线宽和波长随注入电流变化,对分子的单个或几个相近的吸收线进行测量。辽宁COQCL激光器价格
针对部分疾病,目前已有许多基于 TDLAS 技术的无创检测方法,且效果明显。辽宁标准QCL激光器多少钱
带间级联激光器(ICL)是实现3~5μm波段中红外激光器的重要前沿,其在半导体光电器件技术、气体检测、医学医疗以及自由空间光通信等领域具有重要科学意义和应用价值。近年来,半导体带间级联激光器的量子阱能带理论设计方法和激光器制备**技术得到迅速提升。带间级联激光器是一种以Å族体系为主,通过量子工程的能带设计及其材料外延、工艺制作而成的可以工作于中红外波段的激光器。由于结合了传统的量子阱激光器较长的上能级载流子复合寿命,以及量子级联激光器(QCL)通过级联结构实现较高内量子效率的优点,在中红外波段具有较大的优势。研究背景中红外波段包含了许多气体分子的吸收峰,对于气体分子而言,在中红外波段的中心吸收截面一般比其在近红外区的中心吸收截面高几个数量级。因此,为了获得更高的灵敏度和更低的检测限,利用中红外的可调谐半导体激光器吸收光谱技术(TDLAS)可以实现对特殊或有毒气体的检测。常见的位于中红外波段的气体分子如图1所示,诸如矿井气体甲烷(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,氯化氢(HCl)分子吸收峰位于3395nm,溴化氢(HBr)分子吸收峰位于4020nm。 辽宁标准QCL激光器多少钱
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...
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