直接吸收光譜技術是通過調諧激光頻率到選擇吸收譜線透過率和譜線形狀進行分析,并獲取一些重要信息,如吸收譜線強度和增寬系數。從這些光譜測量得到信息可以推斷出氣體溫度、濃度、氣流速度以及壓力等參數值。信號發生器發生鋸齒波或三角波掃描信號給激光驅動器驅動DFB激光器,激光器輸出激光通過待測氣體,光電探測器接收到透射光,并通過對光強信號進行分析,從而測量得到氣體濃度值。實現直接吸收光譜檢測透射光容易受到背景噪聲的干擾、激光器光強波動等因素的影響,為了減小噪聲的干擾,通常會使用高靈敏光譜技術,如采用波長調制技術對目標信號進行高頻調制,實現抑制高頻背景噪聲,從而極大提高探測靈敏度和精度。信號發生器發生鋸齒波或三角波掃描信號疊加快速正弦頻率f的調制信號給激光驅動器驅動DFB激光器,激光器輸出調制光經過待測氣體,光電探測器接收到吸收后光強,此時將光信號轉換成電信號輸入到鎖相放大器對信號進行解調輸出波長調制的諧波信號,根據諧波信號的值計算得到此時氣體濃度值。 DFB激光器由于具有良好的單色性,窄線寬特性和頻率調諧特性。江蘇SF6QCL激光器公司
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。 四川新型QCL激光器加工QCL則將范圍拓展到了中遠紅外波段,使其在氣體檢測、空間通訊等方面得到了越來越多的應用。
近年來,激光技術的快速發展為各行業帶來了前所未有的機遇。作為激光領域的一項重大突破,量子級聯激光驅動器的問世,將為用戶解決一系列實際問題,推動高科技產品的創新與應用。量子級聯激光驅動器是一種新型激光器,能夠在更的波長范圍內輸出高效激光,相比傳統激光器,其能量轉換效率更高,體積更小,且具備更強的穩定性。這些優勢使得量子級聯激光驅動器在多個應用領域展現出廣闊的前景。首先,在通信領域,量子級聯激光驅動器能夠有效提升數據傳輸速率和可靠性。隨著5G和未來6G網絡的發展,對高速數據傳輸的需求日益增加。量子級聯激光驅動器的高頻率輸出能力,為光纖通信提供了強有力的支持,幫助運營商實現更低延遲和更高帶寬的網絡服務。其次,在醫療領域,量子級聯激光驅動器的高精度激光輸出使得其在醫療成像和中具有重要應用潛力。通過高分辨率成像,醫生能夠更有效地進行疾病的早期診斷,尤其是在檢測和眼科方面,量子級聯激光驅動器為患者帶來了更精細的方案,極大提升了效果。
常見的溫室氣體光譜學檢測技術主要包括非分散紅外光譜技術(NDIR)、傅立葉變換光譜技術(FTIR)、差分光學吸收光譜技術(DOAS)、差分吸收激光雷達技術(DIAL)、可調諧半導體激光吸收光譜技術(TDLAS)、離軸積分腔輸出光譜技術(OA-ICOS)、光腔衰蕩光譜技術(CRDS)、激光外差光譜技術(LHS)、空間外差光譜技術(SHS)等。其中,NDIR技術利用氣體分子對寬帶紅外光的吸收光譜強度與濃度成正比的關系,進行溫室氣體反演,具有結構簡單、操作方便、成本低廉等優點,但儀器的光譜分辨率和檢測靈敏度較低。FTIR技術通過測量紅外光的干涉圖,并對干涉圖進行傅立葉積分變換,從而獲得被測氣體紅外吸收光譜,能夠實現多種組分同時監測,適用于溫室氣體的本底、廓線和時空變化測量及其同位素探測,儀器系統較為復雜,價格比較昂貴。DOAS也是一種寬帶光譜檢測技術,能夠實現多氣體組分探測,儀器光譜分辨率較低,易受水汽和氣溶膠的影響。DIAL技術是一種利用氣體分子后向散射效應對氣體遙感探測的光譜技術,具有高精度、遠距離、高空間分辨等優點,系統較為復雜,成本較高。TDLAS技術利用窄線寬的可調諧激光光源,完整地掃描到氣體分子的一條或幾條吸收譜線。中紅外QCL-TDLAS激光氣體檢測技術有 ppb 級超高靈敏度、超大檢測范圍、高選擇性、實用性強,易于維護等優勢。
痕量氣體檢測對于很多領域都有著非常重要的作用,比如大氣環境監測、工業過程監測、燃燒流場診斷、人體呼吸氣體檢測等等。而紅外光譜為分子的振動躍遷光譜,因此在檢測技術中,“紅外激光光譜法”是目前受到較多關注的主流方法之一。不同于傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、非分散紅外光譜(NDIR)這些“紅外光譜”同門,紅外激光光譜配置的不是寬帶光源,而是高單色性的紅外激光。有著更高的光譜分辨率、可以實現長光程檢測、不需要額外分光部件,儀器能夠進一步小型化等等優點。按波段來分的話,紅外激光光譜法主要涉及近紅外和中紅外兩個波段。相對于近紅外,中紅外波段是氣體分子基帶吸收光譜區,分子吸收線的強度比近紅外要大幾個量級。比如,CH4在3.3um處的吸收強度,是其在1.6um處的163倍,理論檢測下限可達0.9ppb/m。因此,它能夠實現痕量氣體的超高靈敏探測。在一些濃度較低或對靈敏度要求較高的污染源排放的氣體監測中,有很好的應用。 分布式反饋激光二極管(DFB-LD)檢測某種氣體,該二極管具有特定于該氣體的光吸收波長。江蘇SF6QCL激光器公司
利用多種形式的光譜學測量手段,開展地面探測、地基探測、機載探測和星載探測四種典型光學觀測.江蘇SF6QCL激光器公司
在當今高科技迅猛發展的時代,量子級聯激光器(QCL激光器)憑借其性能,越來越受到氣體檢測領域的關注。作為一種高靈敏度的激光器,QCL激光器能夠在極低濃度的氣體環境下進行準確檢測,為環境監測和工業應用提供可靠的數據支持。這一特性使得QCL激光器成為氣體分析的工具,尤其在安全監測和環境保護等領域,其應用價值不可小覷。QCL激光器的另一個優勢在于其強大的選擇性。與其他類型的激光器相比,QCL激光器能夠有效地區分不同氣體分子的吸收特性。這意味著在復雜的氣體混合環境中,QCL激光器能夠精確識別特定氣體的存在,從而減少誤報的可能性,極大地提高了檢測的可靠性和準確性。這種選擇性不僅提升了產品的市場競爭力,同時也為客戶帶來了更高的滿意度。 江蘇SF6QCL激光器公司
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