傳統的半導體激光器，工作原理都是依靠半導體材料中導帶的電子和價帶中的空穴復合而激發光子，其激射波長由半導體材料的禁帶寬度所決定,由于受禁帶寬度的限制，使得半導體激光器難以發出中遠紅外以及太赫茲波段的激光。自然界不多的對應能出射中遠紅外的半導體材料-鉛鹽系材料，其只能在低溫下工作(低于77K)，且輸出功率極低，為微瓦級別。為了使半導體激光器也能激射中遠紅外以及太赫茲波段的光，科研人員跳出了基于半導體材料p-n結發光的理論，提出了量子級聯激光器的構想。量子級聯激光器的工作原理為電子在半導體材料導帶的子帶間躍遷和聲子共振輔助隧穿從而產生光放大，其出射波長由導帶的子帶間的能量差所決定，和半導體材料的禁帶寬度無關，因此可以通過設計量子阱層的厚度來實現波長的控制。如圖1.(A)傳統半導體激光器其發光原理(B)QCL發光原理。 可調諧激光器的廣波長調諧能力和高精度控制特性，使其在多個領域具有巨大的應用潛力。甘肅氣體檢測QCL激光器定制

    1994年4月，貝爾實驗室在《科學》上報道了***個子帶間量子級聯激光器。帶間級聯和量子級聯激光器的研究都源于早期對于半導體超晶格的研究以及通過子帶間躍遷實現激光器的探索。在帶間級聯激光器提出的2～3年內，空穴注入區就已經提出并加入到了帶間級聯激光器的結構中。同時，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。空穴注入區和W型有源區的設計直到***也一直被采用。1997年，由休斯頓大學和桑迪亞國家實驗室合作完成的***臺可達170K低溫工作的帶間級聯激光器被報道出來，此后，對于二類量子阱的研究也取得了一定進展，而帶間級聯激光器也在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極限的100%，從而證實了級聯過程。里程碑式的突破是在2002年，研究人員Yang等實現了***臺室溫脈沖激射的帶間級聯激光器，由18個周期構成。 山西氨QCL激光器批發量子級聯激光器使中遠紅外波段高可靠、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。

    量子級聯激光器（QuantumCascadeLaser）是一種能夠發射光譜在中紅外和遠紅外頻段激光的半導體激光器。它是由貝爾實驗室于1994年率先實現。隨著量子級聯激光器技術的日趨成熟，它開始被較多地應用于科學和工程研究。由于其明顯優勢，在氣體檢測領域得到了迅速推廣。基于量子級聯激光器的紅外光譜氣體檢測技術具有靈敏度高、檢測速度快等優點，特別是在高精度光譜檢測方面所具有的明顯優勢，使其成為研究和應用的熱點。量子級聯激光器（QuantumcascadeLaser，QCL）是基于半導體耦合量子阱子帶（一般為導帶）間的電子躍遷所產生的一種單極性光源。量子（quantum）指的是通過調整有源區量子阱的厚度可以改變子帶的能級間距，實現對波長的“裁剪”，另外也指器件的尺寸較小。級聯（cascade）的意思是有源區中上一組成部分的輸出是下一部分的輸入，一級接一級串聯在一起。激光器（Laser）是指產生特定波長的光源。量子級聯激光器的波長可以覆蓋在、通信、氣體檢測等領域極具應用價值的中遠紅外波段。

    TDLAS能實現"原位、連續、實時測量"，環境適應力強，易于設備的小型化。因此可以掙脫實驗室的束縛，在產業應用中大展拳腳。比如大氣環境在線監測、發動機效率檢測、汽車尾氣測量、工業過程氣體實時監測等等。TDLAS利用半導體激光器的波長調諧特性，可獲得被選定的待測氣體特征吸收峰的吸收光譜，從而對氣體定性或者定量的分析。每種氣體分子的吸收峰受其他氣體吸收干擾很小，所以也稱之為"分子的指紋峰"TDLAS技術簡單來說就是這些氣體"分子指紋"的識別系統，具有很強的選擇性。此外，TDLAS的檢測靈敏度也是較高的，不過檢出限能達到怎樣的量級，就和所用光源有著很大的關系。常見的污染氣體的"指紋峰"主要集中在4μm-10μm，基本是中紅外的天下，所以，作為中紅外激光光源的QCL，則可展現性能優勢。再加之高輸出功率，檢出限可達到ppb，甚至ppt級別。這比傳統的近紅外光源所能達到的水平，整整高出了3~6個量級。 TDLAS利用半導體激光器的波長調諧特性，可獲得待測氣體特征吸收峰的吸收光譜，對氣體定量的分析。

    激光器的發展里程碑如下：1960年發明的固態激光器和氣體激光器，1962年發明的雙極型半導體激光器和1994年發明的單極型量子級聯激光器（QCL）是激光領域的三個重大性里程碑。量子級聯激光器的工作原理與通常的半導體激光器截然不同，它打破了傳統p-n結型半導體激光器的電子-空穴復合受激輻射機制，其發光波長由半導體能隙來決定，填補了半導體中紅外激光器的空白。QCL受激輻射過程只有電子參與，其激射方案是利用在半導體異質結薄層內由量子限制效應引起的分離電子態之間產生粒子數反轉，從而實現單電子注入的多光子輸出，并且可以輕松得通過改變量子阱層的厚度來改變發光波長。量子級聯激光器比其它激光器的優勢在于它的級聯過程，電子從高能級跳躍到低能級過程中，不但沒有損失，還可以注入到下一個過程再次發光。這個級聯過程使這些電子"循環"起來，從而造就了一種令人驚嘆的激光器。因此，量子級聯激光器的發明被視為半導體激光理論的一次和里程碑。 TDLAS能實現"原位、連續、實時測量"，環境適應力強，易于設備的小型化。廣西NH3QCL激光器加工

TDLAS：當激光波長與待測氣體分子的吸收線匹配時，分子會吸收部分能量，透射光強度的變化，計算氣體濃度。甘肅氣體檢測QCL激光器定制

    TDLAS（TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy）技術利用可調諧半導體激光器的特性，通過調制激光器的波長，使其掃描被測氣體分子的吸收峰，從而實現對氣體分子濃度的測量。該技術通過紅外吸收來測量激光通過被測氣體時被吸收的數量，具有高精度和無接觸的特點。調諧半導體吸收光譜（TDLAS）技術是激光吸收光譜（LAS）技術的一種。根據激光器的不同驅動形式，激光吸收光譜（LAS）技術可以分為：直接吸收法和調制吸收法。這兩種技術各有優缺點：直接吸收法：需要鎖定激光器驅動電流，不需加載2f諧波信號，結構簡單，成本低，但容易受干擾，尤其是低頻干擾，所以靈敏度相對低些。調制吸收法：需要給到激光器鋸齒波驅動電流信號，同時需要加載2f諧波信號到驅動電流上，結構會相對復雜一些，成本要比直接吸收法高一些，但是靈敏度高，能夠避開低頻干擾。其中又進一步分為波長調制類和頻率調制類，波長調制類需要更大的調諧范圍，頻率調制類需要很高的掃描頻率和調制頻率，技術復雜，靈敏度更高。 甘肅氣體檢測QCL激光器定制

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