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(jí)聯(lián)激光器（QCL）是激光領(lǐng)域的三個(gè)重大變革性里程碑。量子級(jí)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(jī)制，其發(fā)光波長(zhǎng)由半導(dǎo)體能隙來(lái)決定，填補(bǔ)了半導(dǎo)體中紅外激光器的空白。QCL受激輻射過(guò)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(shí)現(xiàn)單電子注入的多光子輸出，并且可以輕松得通過(guò)改變量子阱層的厚度來(lái)改變發(fā)光波長(zhǎng)。量子級(jí)聯(lián)激光器比其它激光器的優(yōu)勢(shì)在于它的級(jí)聯(lián)過(guò)程，電子從高能級(jí)跳躍到低能級(jí)過(guò)程中，不但沒(méi)有損失，還可以注入到下一個(gè)過(guò)程再次發(fā)光。這個(gè)級(jí)聯(lián)過(guò)程使這些電子"循環(huán)"起來(lái)，從而造就了一種令人驚嘆的激光器。因此，量子級(jí)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。 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(xiàn)的展寬，得到單線(xiàn)吸收光譜。SF6QCL激光器公司

    TDLAS（TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy）技術(shù)利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的特性，通過(guò)調(diào)制激光器的波長(zhǎng)，使其掃描被測(cè)氣體分子的吸收峰，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體分子濃度的測(cè)量。該技術(shù)通過(guò)紅外吸收來(lái)測(cè)量激光通過(guò)被測(cè)氣體時(shí)被吸收的數(shù)量，具有高精度和無(wú)接觸的特點(diǎn)。調(diào)諧半導(dǎo)體吸收光譜（TDLAS）技術(shù)是激光吸收光譜（LAS）技術(shù)的一種。根據(jù)激光器的不同驅(qū)動(dòng)形式，激光吸收光譜（LAS）技術(shù)可以分為：直接吸收法和調(diào)制吸收法。這兩種技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)：直接吸收法：需要鎖定激光器驅(qū)動(dòng)電流，不需加載2f諧波信號(hào)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但容易受干擾，尤其是低頻干擾，所以靈敏度相對(duì)低些。調(diào)制吸收法：需要給到激光器鋸齒波驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)，同時(shí)需要加載2f諧波信號(hào)到驅(qū)動(dòng)電流上，結(jié)構(gòu)會(huì)相對(duì)復(fù)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(kāi)低頻干擾。其中又進(jìn)一步分為波長(zhǎng)調(diào)制類(lèi)和頻率調(diào)制類(lèi)，波長(zhǎng)調(diào)制類(lèi)需要更大的調(diào)諧范圍，頻率調(diào)制類(lèi)需要很高的掃描頻率和調(diào)制頻率，技術(shù)復(fù)雜，靈敏度更高。 遼寧氧化亞氮QCL激光器加工紅外氣體傳感器是通過(guò)測(cè)量被測(cè)氣體在特定的紅外波段吸收了多少光的能量來(lái)計(jì)算濃度的。

    復(fù)雜生態(tài)環(huán)境溫室氣體不同空間、時(shí)間尺度的濃度監(jiān)測(cè)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(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段仍有待研究?？烧{(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy,TDLAS)是一種非侵入式光譜測(cè)量技術(shù),具有高選擇、高靈敏度、高分辨等特點(diǎn),與目前新興的中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器(QuantumCascadeLaser,QCL)相結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)分子"基頻"吸收光譜測(cè)量,進(jìn)一步提高檢測(cè)靈敏度,達(dá)到溫室氣體區(qū)域環(huán)境監(jiān)測(cè)需求。激光氣體分析利用激光光譜技術(shù)，通過(guò)氣體對(duì)特定波長(zhǎng)激光的吸收特性來(lái)檢測(cè)氣體濃度。適用于檢測(cè)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(cè)的特點(diǎn)，激光氣體分析儀在工業(yè)過(guò)程控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全與泄漏檢測(cè)、醫(yī)療與生命科學(xué)以及科研實(shí)驗(yàn)室等多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

    QCL激光器的基本結(jié)構(gòu)包括FP-QCL、DFB-QCL和ECqcL。增益介質(zhì)顯示為灰色，波長(zhǎng)選擇機(jī)制為藍(lán)色，鍍膜面為橙色，輸出光束為紅色。1.簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)是F-P腔激光器（FP-QCL）。在F-P結(jié)構(gòu)中，切割面為激光提供反饋，有時(shí)也使用介質(zhì)膜以?xún)?yōu)化輸出。2.第二種結(jié)構(gòu)是在QC芯片上直接刻分布反饋光柵。這種結(jié)構(gòu)（DFB-QCL）可以輸出較窄的光譜，但是輸出功率卻比FP-QCL結(jié)構(gòu)低很多。通過(guò)大范圍的溫度調(diào)諧，DFB-QCL還可以提供有限的波長(zhǎng)調(diào)諧（通過(guò)緩慢的溫度調(diào)諧獲得10~20cm-1的調(diào)諧范圍，或者通過(guò)快速注進(jìn)電流加熱調(diào)諧獲得2~3cm-1的范圍）。3.第三種結(jié)構(gòu)是將QC芯片和外腔結(jié)合起來(lái)，形成ECqcL。這種結(jié)構(gòu)既可以提供窄光譜輸出，又可以在QC芯片整個(gè)增益帶寬上（數(shù)百cm-1）提供快調(diào)諧（速度超過(guò)10ms）。由于ECqcL結(jié)構(gòu)使用低損耗元件，因此它可在便攜式電池供電的條件下高效運(yùn)作。 中紅外光譜是分子的基頻吸收區(qū)，對(duì)痕量氣體具有極高的敏感度，這使得它成為溫室氣體監(jiān)測(cè)的理想選擇。

    量子級(jí)聯(lián)激光理論的創(chuàng)立和量子級(jí)聯(lián)激光器的發(fā)明使中遠(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。一般而言，量子級(jí)聯(lián)激光器系統(tǒng)包括量子級(jí)聯(lián)激光模塊，控制模塊以及接口模塊。量子級(jí)聯(lián)激光器從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，可以分為分布反饋（DistributedFeedback）QCL，F(xiàn)-P（Fabry-Perot）QCL和外腔（ExternalCavity）QCL。量子級(jí)聯(lián)激光器由于其獨(dú)特的設(shè)計(jì)原理使其具有如下的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：1：可以提供超寬的光譜范圍（midIRtoTHz）。2：極好的波長(zhǎng)可調(diào)諧性。3：很高的輸出功率，同時(shí)也可以工作在室溫環(huán)境下。目前國(guó)際上已研制出～19μm中遠(yuǎn)紅外量子級(jí)聯(lián)激光器系統(tǒng)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前量子級(jí)聯(lián)激光器不但能以脈沖的方式工作，而且可以在連續(xù)工作的方式輸出大功率激光。激光模塊將QC激光器裝進(jìn)一個(gè)氣密性封裝內(nèi)，比較大限度的保護(hù)了激光器的性能和壽命。 中紅外QCL-TDLAS激光氣體檢測(cè)技術(shù)有 ppb 級(jí)超高靈敏度、超大檢測(cè)范圍、高選擇性、實(shí)用性強(qiáng)，易于維護(hù)等優(yōu)勢(shì)。天津標(biāo)準(zhǔn)QCL激光器型號(hào)

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。SF6QCL激光器公司

    在環(huán)境污染分子的監(jiān)測(cè)分析中，典型的應(yīng)用有、、。近紅外光譜的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是壓力加寬不是一個(gè)很大的問(wèn)題，因此可以在近大氣壓或開(kāi)放光程工作。缺點(diǎn)是有許多分子在該譜區(qū)沒(méi)有吸收，雖然在測(cè)量復(fù)雜混合物時(shí)，這也許是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。中紅外波段工作在3－13μm的“指紋”區(qū)，是氣體分子基帶吸收。這個(gè)波段分子吸收線(xiàn)的強(qiáng)度比近紅外波段要大幾個(gè)量級(jí)。如：CH4在，理論檢測(cè)下限可達(dá)；CO在，理論檢測(cè)可達(dá)。通常分子在這個(gè)波段的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)光譜譜線(xiàn)非常豐富密集，典型的光譜線(xiàn)寬約為2×10－3cm－1（~60MHz）。中紅外波段激光光譜技術(shù)目前主要受到激光光源的限制，但近幾年來(lái)，隨著紅外激光技術(shù)的發(fā)展和新型中紅外相干光源技術(shù)的發(fā)展，在中紅外波段進(jìn)***體分子的超高靈敏檢測(cè)技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。 SF6QCL激光器公司