相比較與其它激光器，量子級聯(lián)激光器的優(yōu)點如下：1)中遠紅外和太赫茲波段出射；在QCL發(fā)明之前，半導體激光器的發(fā)射波長主要在可見光和近紅外波段，當我們需要使用中遠紅外和太赫茲波段的激光時，半導體激光器對此則有些無能為力，不同體系激光器激射波長范圍如圖3。QCL的發(fā)明，使得半導體激光器也能激射出中遠紅外和太赫茲波段的激光。如圖3.不同激光器發(fā)光范圍[15]2)寬波長范圍；QCL激射波長取決于子帶間能量差，可以通過設計量子阱層厚度來實現(xiàn)波長控制，所以量子級聯(lián)激光器的激射波長范圍極寬（約3-250μm），并且可以根據(jù)實際需求設計特定波長的激光輸出。3)體積??；QCL相比其它激光器如：一氧化碳激光器（激射波長為4-5μm）和二氧化碳激光器（激射波長為μm），具有體積小、重量輕的特點，其攜帶方便，便于系統(tǒng)化和集成化。4)單極型結構；傳統(tǒng)結構半導體激光器為雙極型，其出光原理依靠的是p-n結中導帶電子和價帶空穴復合所產生的受激輻射，而QCL全程只有電子參與，空穴并未參與輻射發(fā)光過程，所以量子級聯(lián)激光器為單極型激光器，且其出射的激光具有很好的單向偏振性。5)高的電子利用效率；因為QCL所獨特的級聯(lián)結構，電子在參與完子帶間躍遷發(fā)光后，并沒有湮滅。 QCL會被集成到光譜儀中，完成紅外光譜檢測。QCL被認為是中遠紅外范圍內氣體檢測的優(yōu)勢光源。新疆甲烷QCL激光器工廠

    QCL激光器的基本結構包括FP-QCL（上圖）、DFB-QCL（中圖）和ECqcL（下圖）。增益介質顯示為灰色，波長選擇機制為藍色，鍍膜面為橙色，輸出光束為紅色。1.**簡單的結構是F-P腔激光器（FP-QCL）。在F-P結構中，切割面為激光提供反饋，有時也使用介質膜以優(yōu)化輸出。2.第二種結構是在QC芯片上直接刻分布反饋光柵。這種結構（DFB-QCL）可以輸出較窄的光譜，但是輸出功率卻比FP-QCL結構低很多。通過**大范圍的溫度調諧，DFB-QCL還可以提供有限的波長調諧（通過緩慢的溫度調諧獲得10~20cm-1的調諧范圍，或者通過快速注進電流加熱調諧獲得2~3cm-1的范圍）。3.第三種結構是將QC芯片和外腔結合起來，形成ECqcL。這種結構既可以提供窄光譜輸出，又可以在QC芯片整個增益帶寬上（數(shù)百cm-1）提供快調諧（速度超過10ms）。由于ECqcL結構使用低損耗元件，因此它可在便攜式電池供電的條件下高效運作。 浙江HerriotQCL激光器封裝QCL由二次諧波從而對污染氣體進行定性或者定量分析，具有高分辨率、高靈敏度以及響應時間快等特點。

    在環(huán)境污染分子的監(jiān)測分析中，典型的應用有、、。近紅外光譜的一個優(yōu)點是壓力加寬不是一個很大的問題，因此可以在近大氣壓或開放光程工作。缺點是有許多分子在該譜區(qū)沒有吸收，雖然在測量復雜混合物時，這也許是一個優(yōu)點。中紅外波段工作在3－13μm的“指紋”區(qū)，是氣體分子基帶吸收。這個波段分子吸收線的強度比近紅外波段要大幾個量級。如：CH4在，理論檢測下限可達；CO在，理論檢測可達。通常分子在這個波段的振動和轉動光譜譜線非常豐富密集，典型的光譜線寬約為2×10－3cm－1（~60MHz）。中紅外波段激光光譜技術目前主要受到激光光源的限制，但近幾年來，隨著紅外激光技術的發(fā)展和新型中紅外相干光源技術的發(fā)展，在中紅外波段進***體分子的超高靈敏檢測技術有了長足的進步。

    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(huán)境下進行準確檢測，為環(huán)境監(jiān)測和工業(yè)應用提供可靠的數(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)境保護等領域，其應用價值不可小覷。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品的市場競爭力，同時也為客戶帶來了更高的滿意度。 基于光譜學原理的氣體檢測，有非接觸、快響應、高靈敏、大范圍監(jiān)測等優(yōu)點，是溫室氣體監(jiān)測技術的主流方向。

    紅外激光光譜學獨特的優(yōu)勢以及在許多領域有著潛在的重要應用價值，是近年來非常熱門的研究領域之一。主要的應用有：(1)高選擇性，高分辨率的光譜技術，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，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。應用該技術的主要領域有：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)境領域中必不可少的監(jiān)測分析新方法與新技術有重要的科學意義和實用價值。應用該技術的主要領域有：1、分子光譜研究：光譜結構、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。 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。黑龍江一氧化氮QCL激光器工廠

TDLAS技術有高效、選擇高、響應快、適應性強等優(yōu)點，通過追蹤分子的吸收光譜獲得特征參數(shù)的重要手段。新疆甲烷QCL激光器工廠

    隨著經濟的發(fā)展，人類對于大自然的干擾和對環(huán)境的破壞愈發(fā)嚴重，無論是酸雨等氣候災害、亦或是全球氣候變暖、還是霧霾現(xiàn)象頻發(fā)，都嚴重的影響著人們的生存環(huán)境。各國科學家對環(huán)境監(jiān)控都十分重視。2008年，正值北京奧運會舉辦之際，美國普林斯頓科研小組利用量子級聯(lián)激光器搭建了開路式氣體檢測系統(tǒng)，對北京進行了空氣質量評估。“HIPPO”項目（由美國國家科學基金會（NSF）和美國國家海洋和大氣局（NOAA）支持）和“CalNEX”項目（由美國加州空氣資源局（CARB）和NOAA支持）正在開展溫室氣體的相關研究工作。[2]工業(yè)監(jiān)控在石油化工、金屬冶煉、礦山開采等行業(yè)生產過程中，通過檢測產生的相應氣體的濃度可以進行進程監(jiān)控，也可以監(jiān)控泄露危險氣體的濃度，以保障生產安全，已有技術采用μmQCL對工業(yè)燃燒排氣系統(tǒng)中產生的NO氣體進行實時檢測，并使用μm的脈沖QCL對物產生的氣體進行光學檢測。醫(yī)學應用有的疾病會造成人類呼出氣體成分的異常升高，通過對呼出氣體的種類和濃度進行準確的分析，可以對臨床診斷和提供有價值的參考，而且不必因為使用CT等儀器而引入過多的輻射。例如，患有糖尿病、肝臟和腎臟疾病的患者呼出的氣體中NH3濃度會出現(xiàn)異常。 新疆甲烷QCL激光器工廠