紅外激光光譜學(xué)獨特的優(yōu)勢以及在許多領(lǐng)域有著潛在的重要應(yīng)用價值，是近年來非常熱門的研究領(lǐng)域之一。主要的應(yīng)用有：(1)高選擇性，高分辨率的光譜技術(shù)，由于分子光譜的“指紋”特征，它不受其它氣體的干擾。這一特性與其它方法相比有明顯的優(yōu)勢。(2)它是一種對所有在紅外有吸收的活躍分子都有效的通用技術(shù)，同樣的儀器可以方便的改成測量其它組分的儀器，只需要改變激光器和標準氣。由于這個特點，很容易就能將其改成同時測量多組分的儀器。(3)它具有速度快，靈敏度高的優(yōu)點。在不失靈敏度的情況下，其時間分辨率可以在ms量級。應(yīng)用該技術(shù)的主要領(lǐng)域有：分子光譜研究、工業(yè)過程監(jiān)測控制、燃燒過程診斷分析、發(fā)動機效率和機動車尾氣測量、檢測、大氣中痕量污染氣體監(jiān)測等。因此，可調(diào)諧紅外激光光譜新方法及其環(huán)境污染時空分布監(jiān)測研究對國家可持續(xù)發(fā)展和解決環(huán)境領(lǐng)域中必不可少的監(jiān)測分析新方法與新技術(shù)有重要的科學(xué)意義和實用價值。應(yīng)用該技術(shù)的主要領(lǐng)域有：1、分子光譜研究：光譜結(jié)構(gòu)、線寬、線強等；2、大氣痕量氣體檢測：CH2O、CH4、CO2、NH3等；3、工業(yè)過程監(jiān)測控制：CO、CO2、H2O、NH3等；4、醫(yī)療診斷：NO、CO、CO2、CH4等；5、機動車尾氣測量：CO、CO2、NH3、NO等。 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。定制QCL激光器型號
分子紅外光譜與分子的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，是研究表征分子結(jié)構(gòu)的一種有效手段，將一束不同波長的紅外射線照射到物質(zhì)的分子上，某些特定波長的紅外射線被吸收，形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結(jié)構(gòu)決定的獨有的紅外吸收光譜，可以采用與標準化合物的紅外光譜對比的方法來做分析鑒定。紅外光譜法主要研究在振動中伴隨有偶極矩變化的化合物（沒有偶極矩變化的振動在拉曼光譜中出現(xiàn)）。因此，除了單原子和同核分子如Ne、He、H2等之外，幾乎所有的有機化合物在紅外光譜區(qū)均有吸收。除光學(xué)異構(gòu)體，某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差異的化合物外，凡是具有結(jié)構(gòu)不同的兩個化合物，一定不會有相同的紅外光譜。通常紅外吸收帶的波長位置與吸收譜帶的強度，反映了分子結(jié)構(gòu)上的特點，可以用來鑒定未知物的結(jié)構(gòu)組成或其化學(xué)基團；而吸收譜帶的吸收強度與分子組成或化學(xué)基團的含量有關(guān)，可用以進行定量分析和純度鑒定。由于紅外光譜分析特征性強，氣體、液體、固體樣品都可測定，并具有用量少，分析速度快，不破壞樣品的特點。因此，紅外光譜法不僅與其它許多分析方法一樣，能進行定性和定量分析，而且該法是鑒定化合物和測定分子結(jié)構(gòu)的**有用方法之一。 寧夏H2OQCL激光器工廠激光氣體分析被用于各種氣體檢測研究。高精度和靈敏度使其成為研究氣體環(huán)境科學(xué)和物理化學(xué)性質(zhì)的理想設(shè)備。
復(fù)雜生態(tài)環(huán)境溫室氣體不同空間、時間尺度的濃度監(jiān)測是了解溫室氣體源與匯的基礎(chǔ)。目前適應(yīng)生態(tài)環(huán)境溫室氣體長期連續(xù)監(jiān)測的技術(shù)手段仍有待研究。可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy,TDLAS)是一種非侵入式光譜測量技術(shù),具有高選擇、高靈敏度、高分辨等特點,與目前新興的中紅外量子級聯(lián)激光器(QuantumCascadeLaser,QCL)相結(jié)合,可實現(xiàn)分子"基頻"吸收光譜測量,進一步提高檢測靈敏度,達到溫室氣體區(qū)域環(huán)境監(jiān)測需求。激光氣體分析利用激光光譜技術(shù)，通過氣體對特定波長激光的吸收特性來檢測氣體濃度。適用于檢測具有特定吸收特性的氣體，如甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水蒸氣、氧化亞氮和氨氣。憑借其高精度、快速響應(yīng)和非接觸式檢測的特點，激光氣體分析儀在工業(yè)過程控制、環(huán)境監(jiān)測、安全與泄漏檢測、醫(yī)療與生命科學(xué)以及科研實驗室等多個領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。
激光器的發(fā)展里程碑如下：1960年發(fā)明的固態(tài)激光器和氣體激光器，1962年發(fā)明的雙極型半導(dǎo)體激光器和1994年發(fā)明的單極型量子級聯(lián)激光器（QCL）是激光領(lǐng)域的三個重大變革性里程碑。量子級聯(lián)激光器的工作原理與通常的半導(dǎo)體激光器截然不同，它打破了傳統(tǒng)p-n結(jié)型半導(dǎo)體激光器的電子-空穴復(fù)合受激輻射機制，其發(fā)光波長由半導(dǎo)體能隙來決定，填補了半導(dǎo)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(dǎo)體異質(zhì)結(jié)薄層內(nèi)由量子限制效應(yīng)引起的分離電子態(tài)之間產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)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(fā)光波長。量子級聯(lián)激光器比其它激光器的優(yōu)勢在于它的級聯(lián)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(fā)光。這個級聯(lián)過程使這些電子"循環(huán)"起來，從而造就了一種令人驚嘆的激光器。因此，量子級聯(lián)激光器的發(fā)明被視為半導(dǎo)體激光理論的一次變革和里程碑。 量子級聯(lián)激光器是一種新型半導(dǎo)體激光器，體積小、壽命長等特點，其工作原理卻和傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器截然不同。
2002年之后，帶間級聯(lián)激光器在美國噴氣推進實驗室（JPL）取得了更加快速的發(fā)展，在低閾值電流、高工作溫度以及長波長等方向上都取得了矚目的成果。其中**重要的是2005年，研究人員制作出的單縱模分布反饋式激光器（DFB）可以實現(xiàn)甲烷氣體的檢測。并于2007年交付美國國家航空航天局（NASA）的好奇號進行火星的甲烷探測。2008年，美國海軍實驗室（NRL）經(jīng)過多年優(yōu)化和發(fā)展，終于實現(xiàn)了里程碑式的***臺室溫連續(xù)激射的帶間級聯(lián)激光器，連續(xù)波**高工作溫度可達319K，激射波長為μm。2011年，美國海軍實驗室在材料設(shè)計的基礎(chǔ)上，又進一步提出了“載流子再平衡”的概念，解決了有源區(qū)中電子和空穴的數(shù)量不均等問題，通過改變電子注入?yún)^(qū)中的摻雜濃度，平衡有源區(qū)中過高的空穴濃度。之后，德國伍茲堡大學(xué)在“載流子再平衡”的基礎(chǔ)上，提出了短注入?yún)^(qū)的設(shè)計。2014年，美國海軍實驗室通過增加有源級聯(lián)區(qū)的周期數(shù)及分別限制層的厚度，進一步提高了帶間級聯(lián)激光器的器件指標，其室溫連續(xù)輸出功率達592mW，輸出特性以及輸出波長如圖3和4所示。這也是目前帶間級聯(lián)激光器輸出功率的**高指標，并在2015年成功制作級聯(lián)數(shù)為10的帶間級聯(lián)激光器。 中紅外QCL-TDLAS在氣體檢測中具有高靈敏度、高分辨率及快速響應(yīng)等優(yōu)點。定制QCL激光器型號
QCL在高靈敏檢測方面具備天然的優(yōu)勢，可能成為呼吸氣體分析技術(shù)領(lǐng)域瓶頸的可靠解決方案。定制QCL激光器型號
在當今高科技迅猛發(fā)展的時代，量子級聯(lián)激光器（QCL激光器）憑借其性能，越來越受到氣體檢測領(lǐng)域的關(guān)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(huán)境下進行準確檢測，為環(huán)境監(jiān)測和工業(yè)應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)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(jiān)測和環(huán)境保護等領(lǐng)域，其應(yīng)用價值不可小覷。QCL激光器的另一個優(yōu)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(qū)分不同氣體分子的吸收特性。這意味著在復(fù)雜的氣體混合環(huán)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(chǎn)品的市場競爭力，同時也為客戶帶來了更高的滿意度。 定制QCL激光器型號
