上海半导体QCL激光器

    TDLAS技术具有高灵敏度、高光谱分辨率、快速响应等优点，广泛应用于气体的痕量探测。利用气体吸收谱线随温度、气压等因素变化的特性，该技术可实现对气体体系温度、浓度、速度和流量等参数的测量。无干扰、低价、可小型化等是TDLAS技术的主要优点。我们致力于发展高速（微秒级）、高灵敏（ppb级）、可携带式的基于可调谐半导体激光器的气体测量技术方法，拓展在航空航天、石油化工和燃烧等领域的应用。调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）是激光气体分析仪**常用的技术之一。其工作原理如下：激光光源：使用调谐半导体激光器作为光源，能够在特定的窄波段范围内快速调谐激光波长，精确匹配待测气体的吸收峰。气体吸收过程：激光器发射的窄带单色激光穿过待测气体样品。由于特定气体分子在特定波长处具有吸收峰，部分激光能量被吸收，导致光强度减弱。探测器测量：激光通过气体后，剩余的激光光强被探测器接收。探测器将光信号转换为电信号，测量激光强度的衰减。信号处理与浓度计算：分析仪通过计算吸收光谱的强度和形状，使用朗伯-比尔定律（Beer-LambertLaw）来推导出气体的浓度。TDLAS技术的高分辨率和高灵敏度使其能够准确检测低浓度的气体。 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。上海半导体QCL激光器

    气体分析仪主要利用激光光谱技术，通过气体对特定波长的激光吸收特性来检测气体浓度。1.激光吸收光谱原理激光吸收光谱法基于不同气体分子对特定波长的激光具有不同的吸收特性。当激光光束穿过气体样品时，特定气体分子会吸收与其吸收光谱相匹配的激光波长。通过测量吸收后的激光强度变化，可以确定气体的浓度。2.调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）是激光气体分析仪**常用的技术之一。其工作原理如下：激光光源：使用调谐半导体激光器作为光源，能够在特定的窄波段范围内快速调谐激光波长，精确匹配待测气体的吸收峰。气体吸收过程：激光器发射的窄带单色激光穿过待测气体样品。由于特定气体分子在特定波长处具有吸收峰，部分激光能量被吸收，导致光强度减弱。探测器测量：激光通过气体后，剩余的激光光强被探测器接收。探测器将光信号转换为电信号，测量激光强度的衰减。信号处理与浓度计算：分析仪通过计算吸收光谱的强度和形状，使用朗伯-比尔定律（Beer-LambertLaw）来推导出气体的浓度。TDLAS技术的高分辨率和高灵敏度使其能够准确检测低浓度的气体。3.光声光谱（PAS）光声光谱（PhotoacousticSpectroscopy。 天津制造QCL激光器加工光谱技术在气体检测领域有着广泛的应用，其中OF-CEAS、CRDS和TDLAS是三种主要技术。

    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。

    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。 可调谐激光器的广波长调谐能力和高精度控制特性，使其在多个领域具有巨大的应用潜力。

    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激光器的基本结构包括FP-QCL、DFB-QCL和ECqcL。贵州二氧化碳QCL激光器供应商

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。上海半导体QCL激光器

    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。 上海半导体QCL激光器