作為半導(dǎo)體激光技術(shù)發(fā)展的里程碑，量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL）使中遠(yuǎn)紅外波段高可靠、高功率和高特征溫度半導(dǎo)體激光器的實(shí)現(xiàn)成為可能，為氣體分析等中紅外應(yīng)用提供了新型光源，因此QCL日益受到關(guān)注。尤其是近10年，越來越多的科研人員開始研究QCL在氣體檢測(cè)方面的應(yīng)用，使得它的優(yōu)勢(shì)和潛力被更多的認(rèn)識(shí)和挖掘。中遠(yuǎn)紅外量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL）眾所周知，QCL屬于新一代半導(dǎo)體激光器，它的特性不同于傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器。用中科院半導(dǎo)體所劉峰奇研究員的“兩層含義”解釋，應(yīng)該更加形象。首先是量子含義，是指激光器由納米級(jí)厚度的半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)超薄層構(gòu)成，利用量子限制效應(yīng)，通過調(diào)節(jié)每層材料的厚度和子帶間距，從而調(diào)節(jié)波長；其次是級(jí)聯(lián)含義，它的有源區(qū)由多級(jí)耦合量子阱串接組成，可實(shí)現(xiàn)單電子注入的倍增光子輸出，可望獲得大功率，而普通的半導(dǎo)體激光器是利用電子空穴對(duì)的復(fù)合發(fā)射光子，這是普通激光器不具備的一個(gè)性能。 在環(huán)境監(jiān)控,醫(yī)學(xué)應(yīng)用等痕量氣體檢測(cè)中,要求QCL單縱模,寬調(diào)諧,高功率,低閾值,高光束質(zhì)量的工作.江蘇氧化亞氮QCL激光器加工

    工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、化石燃料燃燒、機(jī)動(dòng)車尾氣排放等人類活動(dòng)產(chǎn)生的過量溫室氣體加劇了全球氣候變暖，研究和發(fā)展適用于不同空間、時(shí)間尺度的溫室氣體精確、快速、動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)是環(huán)境氣候研究的基礎(chǔ)和前提。基于光譜學(xué)原理的氣體檢測(cè)技術(shù)，具有非接觸、快響應(yīng)、高靈敏、大范圍監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，是目前溫室氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)的主流研究方向。針對(duì)當(dāng)前溫室氣體點(diǎn)源、面源、區(qū)域、全球等尺度下的監(jiān)測(cè)需求，綜合利用多種形式的光譜學(xué)測(cè)量手段，開展地面探測(cè)、地基探測(cè)、機(jī)載探測(cè)和星載探測(cè)四種典型光學(xué)觀測(cè)，獲取溫室氣體空間分布、季節(jié)變化和年變化的特征和趨勢(shì)，這對(duì)理解區(qū)域碳排放、掌握源匯信息、研究環(huán)境氣候變化規(guī)律等具有重要意義。二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6），其中后三種氣體造成溫室效應(yīng)的能力強(qiáng)，但從對(duì)全球升溫的貢獻(xiàn)百分比來說，CO2、CH4和N2O三大主要溫室氣體所占的比例大，它們對(duì)全球變暖的總體貢獻(xiàn)占到77%，濃度也呈現(xiàn)出逐年升高的趨勢(shì)。 江蘇氧化亞氮QCL激光器加工量子級(jí)聯(lián)激光器使中遠(yuǎn)紅外波段高可靠、高功率和高特征溫度激光器成為可能，為氣體分析等提供了新型光源。

    可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜（TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy）技術(shù)主要是利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的窄線寬和波長隨注入電流改變的特性實(shí)現(xiàn)對(duì)分子的單個(gè)或幾個(gè)距離很近很難分辨的吸收線進(jìn)行測(cè)量。TDLAS通常是用單一窄帶的激光頻率掃描一條**的氣體吸收線。為了實(shí)現(xiàn)比較高的選擇性，分析一般在低壓下進(jìn)行，這時(shí)吸收線不會(huì)因?yàn)閴毫Χ�加寬。這種測(cè)量方法是Hinkley和Reid提出的，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為了非常靈敏和常用的大氣中痕量氣體的監(jiān)測(cè)技術(shù)。具有高靈敏度、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、多組分同時(shí)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。由于半導(dǎo)體激光器的高單色性，可以利用待測(cè)氣體分子的一條孤立的吸收譜線進(jìn)行測(cè)量，避免了不同分子光譜的交叉干擾，從而準(zhǔn)確的鑒別出待測(cè)氣體。可調(diào)諧紅外激光光譜技術(shù)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)以及在許多領(lǐng)域有著潛在的重要應(yīng)用價(jià)值，是近年來非常熱門的研究領(lǐng)域之一�？烧{(diào)諧半導(dǎo)體激光器，目前常用于TDLAS技術(shù)的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器包括：法珀（Fabry-Perot）激光器、分布反饋式(DistributedFeedback)半導(dǎo)體激光器、分布布喇格反射（DistributedBraggreflector）激光器、垂直腔表面發(fā)射（Vertical-cavitysurface-emitting）激光器和外腔調(diào)諧半導(dǎo)體激光器。

    1994年4月，貝爾實(shí)驗(yàn)室在《科學(xué)》上報(bào)道了***個(gè)子帶間量子級(jí)聯(lián)激光器。帶間級(jí)聯(lián)和量子級(jí)聯(lián)激光器的研究都源于早期對(duì)于半導(dǎo)體超晶格的研究以及通過子帶間躍遷實(shí)現(xiàn)激光器的探索。在帶間級(jí)聯(lián)激光器提出的2～3年內(nèi)，空穴注入?yún)^(qū)就已經(jīng)提出并加入到了帶間級(jí)聯(lián)激光器的結(jié)構(gòu)中。同時(shí)，W型二類量子阱的概念也被提出，并取代了原先的單邊型的二類量子阱�？昭ㄗ⑷�?yún)^(qū)和W型有源區(qū)的設(shè)計(jì)直到***也一直被采用。1997年，由休斯頓大學(xué)和桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室合作完成的***臺(tái)可達(dá)170K低溫工作的帶間級(jí)聯(lián)激光器被報(bào)道出來，此后，對(duì)于二類量子阱的研究也取得了一定進(jìn)展，而帶間級(jí)聯(lián)激光器也在1998～2000年工作溫度逐漸提升至250～286K，微分量子效率超過了傳統(tǒng)極限的100%，從而證實(shí)了級(jí)聯(lián)過程。里程碑式的突破是在2002年，研究人員Yang等實(shí)現(xiàn)了***臺(tái)室溫脈沖激射的帶間級(jí)聯(lián)激光器，由18個(gè)周期構(gòu)成。 利用多種形式的光譜學(xué)測(cè)量手段，開展地面探測(cè)、地基探測(cè)、機(jī)載探測(cè)和星載探測(cè)四種典型光學(xué)觀測(cè).

    量子級(jí)聯(lián)激光器是基于多個(gè)量子阱異質(zhì)結(jié)中掩埋次能級(jí)躍遷的單極半導(dǎo)體注入激光器，它們是通過能帶工程并通過分子束外延生長方法得到的。QCL激光器的輸出波長依賴于量子阱和作用區(qū)掩埋層的厚度而不是激光材料的能級(jí)。由于QCL輸出波長不受帶隙寬度的限制，因而能夠被制成在中紅外波長區(qū)較寬范圍里輸出。QCL的輸出波長區(qū)可以從m到60m，激光輸出功率可以達(dá)到幾個(gè)mW。QCL在脈沖工作方式下可以工作在室溫下，并且已經(jīng)被用于痕量氣體的光譜檢測(cè)，但由于脈沖激光固有特點(diǎn)使其線寬相對(duì)較寬。雖然單模連續(xù)輸出DFB－QCL已早有報(bào)道，但到目前為止，還沒有痕量氣體檢測(cè)的報(bào)道。鑒于目前中紅外光譜區(qū)傳統(tǒng)激光技術(shù)存在的需要低溫制冷等限制，利用技術(shù)成熟的近紅外激光光源的參量頻率轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)室溫下連續(xù)波中紅外相干光源輸出是一個(gè)有效的補(bǔ)充。在中紅外光譜相干光輸出的參量過程主要有光參量振蕩（OPO）和差頻變換（DFG）。 TDLAS技術(shù)采用的半導(dǎo)體激光光源的光譜，寬度遠(yuǎn)小于氣體吸收譜線的展寬，得到單線吸收光譜。北京制造QCL激光器批發(fā)

DFB激光器能避免其他背景氣體的交叉干擾，使檢測(cè)系統(tǒng)具有較好的測(cè)量精度。江蘇氧化亞氮QCL激光器加工

    基于可調(diào)諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以其高靈敏度、高分辨率及實(shí)時(shí)響應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。本研究首先解析了TDLAS技術(shù)的基本原理，明確了其在氨逃逸檢測(cè)中的獨(dú)特作用機(jī)制，進(jìn)而設(shè)計(jì)了包含穩(wěn)定系統(tǒng)架構(gòu)與精細(xì)功能模塊劃分的氨逃逸在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段，通過精心挑選的硬件組件與優(yōu)化的軟件算法，確保了系統(tǒng)的高效運(yùn)行與準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。隨后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了的性能測(cè)試，結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)并準(zhǔn)確記錄氨逃逸數(shù)據(jù)，為環(huán)境保護(hù)與工業(yè)安全生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)支持。本研究不僅豐富了TDLAS技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用案例，也為氨逃逸監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路與方向。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步與應(yīng)用的持續(xù)拓展，TDLAS技術(shù)有望在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，推動(dòng)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的整體發(fā)展。 江蘇氧化亞氮QCL激光器加工

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