量子級(jí)聯(lián)激光器（QuantumCascadeLaser）是一種能夠發(fā)射光譜在中紅外和遠(yuǎn)紅外頻段激光的半導(dǎo)體激光器。它是由貝爾實(shí)驗(yàn)室于1994年率先實(shí)現(xiàn)。隨著量子級(jí)聯(lián)激光器技術(shù)的日趨成熟，它開始被較多地應(yīng)用于科學(xué)和工程研究。由于其明顯優(yōu)勢(shì)，在氣體檢測(cè)領(lǐng)域得到了迅速推廣�；�于量子級(jí)聯(lián)激光器的紅外光譜氣體檢測(cè)技術(shù)具有靈敏度高、檢測(cè)速度快等優(yōu)點(diǎn)，特別是在高精度光譜檢測(cè)方面所具有的明顯優(yōu)勢(shì)，使其成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。量子級(jí)聯(lián)激光器（QuantumcascadeLaser，QCL）是基于半導(dǎo)體耦合量子阱子帶（一般為導(dǎo)帶）間的電子躍遷所產(chǎn)生的一種單極性光源。量子（quantum）指的是通過調(diào)整有源區(qū)量子阱的厚度可以改變子帶的能級(jí)間距，實(shí)現(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)的“裁剪”，另外也指器件的尺寸較小。級(jí)聯(lián)（cascade）的意思是有源區(qū)中上一組成部分的輸出是下一部分的輸入，一級(jí)接一級(jí)串聯(lián)在一起。激光器（Laser）是指產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的光源。量子級(jí)聯(lián)激光器的波長(zhǎng)可以覆蓋在、通信、氣體檢測(cè)等領(lǐng)域極具應(yīng)用價(jià)值的中遠(yuǎn)紅外波段。 中紅外QCL-TDLAS激光氣體檢測(cè)技術(shù)有 ppb 級(jí)超高靈敏度、超大檢測(cè)范圍、高選擇性、實(shí)用性強(qiáng)，易于維護(hù)等優(yōu)勢(shì)。新疆一氧化氮QCL激光器批發(fā)

    帶間級(jí)聯(lián)激光器（ICL）是實(shí)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(cè)、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(jià)值。近年來，半導(dǎo)體帶間級(jí)聯(lián)激光器的量子阱能帶理論設(shè)計(jì)方法和激光器制備**技術(shù)得到迅速提升。帶間級(jí)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(jì)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(zhǎng)的上能級(jí)載流子復(fù)合壽命，以及量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL）通過級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)較高內(nèi)量子效率的優(yōu)點(diǎn)，在中紅外波段具有較大的優(yōu)勢(shì)。研究背景中紅外波段包含了許多氣體分子的吸收峰，對(duì)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(gè)數(shù)量級(jí)。因此，為了獲得更高的靈敏度和更低的檢測(cè)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(shí)現(xiàn)對(duì)特殊或有毒氣體的檢測(cè)。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。 新疆一氧化氮QCL激光器批發(fā)0.76~25μm 為近紅外，25~30μm 為中紅外，30~1000 μm為遠(yuǎn)紅外。

    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，可以獲得氣體分子、原子光譜線中精細(xì)結(jié)構(gòu)，因此基于量子級(jí)聯(lián)激光器的氣體檢測(cè)系統(tǒng)分辨率要遠(yuǎn)高于其他光譜檢測(cè)方法，而且系統(tǒng)中不需要分光器件，可以通過調(diào)諧QCL的波長(zhǎng)，就可在光電探測(cè)器中直接得到其吸收光譜。2、QCL的光束質(zhì)量好，其出射光的發(fā)散角小，可以利用光的反射來設(shè)計(jì)光學(xué)長(zhǎng)程池從而增加系統(tǒng)的吸收光程，進(jìn)而就可以提高系統(tǒng)的靈敏度，這對(duì)于低濃度的氣體檢測(cè)十分有效。

QCL激光器，得益于先進(jìn)的量子級(jí)聯(lián)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了前所未有的高功率輸出，確保了激光的穩(wěn)定性和可靠性。這一技術(shù)突破，不僅提升了激光器的轉(zhuǎn)換效率，更將光譜線寬壓縮至極窄范圍，為用戶帶來了前所未有的度和高效性。與此同時(shí)，我們積極響應(yīng)國家國產(chǎn)化號(hào)召，通過自主研發(fā)與自主生產(chǎn)，大幅度降低了成本，提升了產(chǎn)品的性價(jià)比，讓用戶能夠以更加實(shí)惠的價(jià)格，享受到的激光解決方案。

QCL激光器的又一大亮點(diǎn)。無論是光譜分析、材料加工，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。 TDLAS利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的窄線寬和波長(zhǎng)隨注入電流變化，對(duì)分子的單個(gè)或幾個(gè)相近的吸收線進(jìn)行測(cè)量。

    常見的溫室氣體光譜學(xué)檢測(cè)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(duì)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(jiǎn)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(cè)靈敏度較低。FTIR技術(shù)通過測(cè)量紅外光的干涉圖，并對(duì)干涉圖進(jìn)行傅立葉積分變換，從而獲得被測(cè)氣體紅外吸收光譜，能夠?qū)崿F(xiàn)多種組分同時(shí)監(jiān)測(cè)，適用于溫室氣體的本底、廓線和時(shí)空變化測(cè)量及其同位素探測(cè)，儀器系統(tǒng)較為復(fù)雜，價(jià)格比較昂貴。DOAS也是一種寬帶光譜檢測(cè)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)多氣體組分探測(cè)，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(duì)氣體遙感探測(cè)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�？烧{(diào)諧半導(dǎo)體激光器調(diào)制光譜技術(shù)和二氧化碳檢測(cè)技術(shù)可以測(cè)得二氧化碳?xì)怏w濃度值。新疆一氧化氮QCL激光器批發(fā)

量子級(jí)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(cè)分辨率要高于其他檢測(cè)方法。新疆一氧化氮QCL激光器批發(fā)

    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，可以通過設(shè)計(jì)量子阱層厚度來實(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��；QCL相比其它激光器如：一氧化碳激光器（激射波長(zhǎng)為4-5μm）和二氧化碳激光器（激射波長(zhǎng)為μm），具有體積小、重量輕的特點(diǎn)，其攜帶方便，便于系統(tǒng)化和集成化。4)單極型結(jié)構(gòu)；傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體激光器為雙極型，其出光原理依靠的是p-n結(jié)中導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴復(fù)合所產(chǎn)生的受激輻射，而QCL全程只有電子參與，空穴并未參與輻射發(fā)光過程，所以量子級(jí)聯(lián)激光器為單極型激光器，且其出射的激光具有很好的單向偏振性。5)高的電子利用效率；因?yàn)镼CL所獨(dú)特的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，電子在參與完子帶間躍遷發(fā)光后，并沒有湮滅。 新疆一氧化氮QCL激光器批發(fā)

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