QCL激光器的应用领域 环境监测:QCL激光器的高波长可调性使其成为环境监测领域的理想选择。它可以用于检测大气中的污染物,为环境保护提供有力支持。医疗诊断:在医疗领域,QCL激光器可用于非侵入性的医疗诊断,如通过光谱分析检测人体内的生化成分,为疾病的早期发现提供帮助。通信技术:随着5G、6G等新一代...
随着经济的发展,人类对于大自然的干扰和对环境的破坏愈发严重,无论是酸雨等气候灾害、亦或是全球气候变暖、还是雾霾现象频发,都严重的影响着人们的生存环境。各国科学家对环境监控都十分重视。2008年,正值北京奥运会举办之际,美国普林斯顿科研小组利用量子级联激光器搭建了开路式气体检测系统,对北京进行了空气质量评估。“HIPPO”项目(由美国国家科学基金会(NSF)和美国国家海洋和大气局(NOAA)支持)和“CalNEX”项目(由美国加州空气资源局(CARB)和NOAA支持)正在开展温室气体的相关研究工作。[2]工业监控在石油化工、金属冶炼、矿山开采等行业生产过程中,通过检测产生的相应气体的浓度可以进行进程监控,也可以监控泄露危险气体的浓度,以保障生产安全,已有技术采用μmQCL对工业燃烧排气系统中产生的NO气体进行实时检测,并使用μm的脉冲QCL对物产生的气体进行光学检测。医学应用有的疾病会造成人类呼出气体成分的异常升高,通过对呼出气体的种类和浓度进行准确的分析,可以对临床诊断和提供有价值的参考,而且不必因为使用CT等仪器而引入过多的辐射。例如,患有糖尿病、肝脏和肾脏疾病的患者呼出的气体中NH3浓度会出现异常。 QCL相比其它激光器具有体积小、重量轻的特点,其携带方便,便于系统化和集成化。陕西国产QCL激光器多少钱
分子红外光谱与分子的结构密切相关,是研究表征分子结构的一种有效手段,将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上,某些特定波长的红外射线被吸收,形成这一分子的红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱,可以采用与标准化合物的红外光谱对比的方法来做分析鉴定。红外光谱法主要研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物(没有偶极矩变化的振动在拉曼光谱中出现)。因此,除了单原子和同核分子如Ne、He、H2等之外,几乎所有的有机化合物在红外光谱区均有吸收。除光学异构体,某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差异的化合物外,凡是具有结构不同的两个化合物,一定不会有相同的红外光谱。通常红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度,反映了分子结构上的特点,可以用来鉴定未知物的结构组成或其化学基团;而吸收谱带的吸收强度与分子组成或化学基团的含量有关,可用以进行定量分析和纯度鉴定。由于红外光谱分析特征性强,气体、液体、固体样品都可测定,并具有用量少,分析速度快,不破坏样品的特点。因此,红外光谱法不仅与其它许多分析方法一样,能进行定性和定量分析,而且该法是鉴定化合物和测定分子结构的**有用方法之一。 河南水QCL激光器批发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.
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变革性里程碑。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变革和里程碑。
大气中CO2、CH4、N2O三大温室气体的特征吸收光谱主要位于近红外和中红外光波段,其中近红外波段波长在-μm范围,对应于气体分子的“泛频”吸收谱带,而中红外波段波长位于-25μm范围,对应于气体分子的“基频”吸收谱带,吸收强度要明显高于近红外波段,适用于浓度痕量气体分子的高灵敏检测。针对目前温室气体多目标场景监测需求,研究人员开展了不同形式的探测方法研究,主要包括地面探测、地基探测、机载探测和星载探测,综合运用各种吸收光谱技术和仪器,通过扫描获取温室气体红外波段的特征吸收光谱,经过光电信号转换、光谱信号采集、浓度算法解析、软件数据处理等技术过程,能够实现温室气体多组分高灵敏时空分辨观测。 中红外QCL用于燃气管网巡检中,解决巡检效率低、气体检测准确度低、受环境影响大、智能化程度低等问题。
中远红外波段包含了两个重要的大气窗口3-5μm和8-13μm波段,很多气体的特征吸收峰都在这个波段,如NO、CO、CO2、NH3、SO2、SO3等,还有一些人体疾病如糖尿病、、胸、肺、精神疾病等特征气体的吸收谱线也处于此波段,如图4。不同气体的特征吸收峰基于QCL的检测系统,具有体积小、检测速度快、精确度高等特点,可以广泛的应用在环境检测、痕量气体检测、医疗诊断等方面,基于QCL的气体检测系统是QCL重要的应用之一,如气体检测系统如图5。相比于传统的气体检测技术(电化学检测、气相色谱分析、红外LED),量子级联激光器在气体检测的优势如下:1、量子级联激光器具有很窄的光谱线宽,可以获得气体分子、原子光谱线中精细结构,因此基于量子级联激光器的气体检测系统分辨率要远高于其他光谱检测方法,而且系统中不需要分光器件,可以通过调谐QCL的波长,就可在光电探测器中直接得到其吸收光谱。2、QCL的光束质量好,其出射光的发散角小,可以利用光的反射来设计光学长程池从而增加系统的吸收光程,进而就可以提高系统的灵敏度,这对于低浓度的气体检测十分有效。 QCL则将范围拓展到了中远红外波段,使其在气体检测、空间通讯等方面得到了越来越多的应用。河南标准QCL激光器多少钱
在工业污染分析中,QCL的快速响应和高灵敏度使其能够实时监测烟尘颗粒的组成和浓度。陕西国产QCL激光器多少钱
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。 陕西国产QCL激光器多少钱
QCL激光器的应用领域 环境监测:QCL激光器的高波长可调性使其成为环境监测领域的理想选择。它可以用于检测大气中的污染物,为环境保护提供有力支持。医疗诊断:在医疗领域,QCL激光器可用于非侵入性的医疗诊断,如通过光谱分析检测人体内的生化成分,为疾病的早期发现提供帮助。通信技术:随着5G、6G等新一代...
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