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在環(huán)境污染分子的監(jiān)測分析中，典型的應(yīng)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(fù)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(zhuǎn)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(shù)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(shù)的發(fā)展和新型中紅外相干光源技術(shù)...

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(dǎo)體激光器的發(fā)射波長主要在可見光和近紅外波段，當(dāng)我們需要使用中遠紅外和太赫茲波段的激光時，半導(dǎo)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(dǎo)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(shè)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(shè)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...

大氣中CO2、CH4、N2O三大溫室氣體的特征吸收光譜主要位于近紅外和中紅外光波段，其中近紅外波段波長在－μm范圍，對應(yīng)于氣體分子的“泛頻”吸收譜帶，而中紅外波段波長位于－25μm范圍，對應(yīng)于氣體分子的“基頻”吸收譜帶，吸收強度要明顯高于近紅外波段，適用于濃度痕量氣體分子的高靈敏檢測。針對目前溫室氣體多目標場景監(jiān)測需求，研究人員開展了不同形式的探測方法研究，主要包括地面探測、地基探測、機載探測和星載探測，綜合運用各種吸收光譜技術(shù)和儀器，通過掃描獲取溫室氣體紅外波段的特征吸收光譜，經(jīng)過光電信號轉(zhuǎn)換、光譜信號采集、濃度算法解析、軟件數(shù)據(jù)處理等技術(shù)過程，能夠?qū)崿F(xiàn)溫室氣體多組分高靈敏時空分...

在當(dāng)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...

當(dāng)紅外輻射的能量與氣體分子振動躍遷所需的能量相匹配時，氣體分子會吸收特定波長的紅外光，導(dǎo)致透過光的強度減弱，從而形成特征吸收峰。輻射光子的能量與分子振動躍遷的能量差相等。l分子振動伴隨偶極矩的變化（紅外活性）。分子在紅外光譜中表現(xiàn)出基頻、倍頻和組合頻吸收峰。l每種氣體分子具有獨特的紅外吸收譜帶，這種特征吸收峰可以用來識別氣體種類。絕大多數(shù)氣態(tài)化學(xué)物質(zhì)在中紅外光譜區(qū)（≈2-25μm）都顯示出基本的振動吸收帶，這些基本帶對光的吸收提供了一種幾乎通用的檢測手段。光學(xué)技術(shù)的主要特征是對痕量氣體的非侵入式原位檢測能力。目前中紅外激光在定量痕量氣體檢測中的應(yīng)用必將代替近紅外成為下一代高精度的選...

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...

在現(xiàn)代民用領(lǐng)域，QCL激光器（量子級聯(lián)激光器）作為紅外對抗系統(tǒng)的重要組成部分，正逐漸顯示出其不可或缺的地位。隨著技術(shù)的不斷進步，以及對安全和效率的日益重視，QCL激光器在紅外對抗中的應(yīng)用案例層出不窮，展現(xiàn)出其的性能和的適用性。以某國家的防空系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)在面對敵方導(dǎo)彈威脅時，采用了QCL激光器紅外對抗技術(shù)。這一技術(shù)通過精確發(fā)射特定波長的激光，成功地干擾了敵方導(dǎo)彈的紅外尋的系統(tǒng)，顯著提高了防空能力。通過這種方式，防空系統(tǒng)不僅能夠有效保護關(guān)鍵設(shè)施的安全，還能夠降低潛在的經(jīng)濟損失。這一成功應(yīng)用案例展示了QCL激光器在實際戰(zhàn)斗環(huán)境中的高效性和實用性，同時也反映了現(xiàn)代中科技應(yīng)用的重要性。 ...

在工業(yè)檢測方面，量子級聯(lián)激光器以其小型化和集成化的設(shè)計，完美適應(yīng)了現(xiàn)代工業(yè)的需求。它能夠以更低的能耗和更小的體積完成復(fù)雜的檢測任務(wù)。這對于降低企業(yè)的運營成本，提高生產(chǎn)效率，具有重要的推動作用。許多企業(yè)通過引入量子級聯(lián)激光器技術(shù)，成功減少了設(shè)備占用空間，并提升了生產(chǎn)線的自動化程度。綜合來看，量子級聯(lián)激光器憑借其高效、靈活和經(jīng)濟的特性，正逐步改變各行各業(yè)的技術(shù)格局。無論是在環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療成像還是工業(yè)檢測領(lǐng)域，量子級聯(lián)激光器都為客戶提供了切實可行的解決方案，幫助企業(yè)提高效率、降低成本，從而在競爭激烈的市場環(huán)境中脫穎而出。隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用范圍的擴大，量子級聯(lián)激光器的未來將更加光明，...

量子級聯(lián)激光器輸出功率較高圖3量子級聯(lián)激光器有源區(qū)工作示意圖（兩個周期）比起中紅外波段其它光源，QCL的輸出功率較高。不同的激光氣體檢測應(yīng)用中會需要不同的功率，故激光器的高功率工作是非常必要的。改變工作電流就可以改變激光器的輸出功率，高功率的激光器能夠提供的功率范圍大，可以滿足更多的應(yīng)用場景。QCL輸出功率較高的原因可以歸結(jié)于其本身的有源區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計，其電子利用效率較高。內(nèi)量子效率是指每秒注入有源區(qū)的電子-空穴對數(shù)能夠產(chǎn)生的光子數(shù)多少。圖3給出典型的QCL有源區(qū)工作示意圖，電子流通過一系列的子帶和微帶，實現(xiàn)子帶中的上能級電子的集聚，之后迅速躍遷到下能級并產(chǎn)生光子，之后注入?yún)^(qū)再重復(fù)利用...

量子級聯(lián)激光器是基于多個量子阱異質(zhì)結(jié)中掩埋次能級躍遷的單極半導(dǎo)體注入激光器，它們是通過能帶工程并通過分子束外延生長方法得到的。QCL激光器的輸出波長依賴于量子阱和作用區(qū)掩埋層的厚度而不是激光材料的能級。由于QCL輸出波長不受帶隙寬度的限制，因而能夠被制成在中紅外波長區(qū)較寬范圍里輸出。QCL的輸出波長區(qū)可以從μm到60μm，激光輸出功率可以達到幾個mW。QCL在脈沖工作方式下可以工作在室溫下，并且已經(jīng)被用于痕量氣體的光譜檢測，但由于脈沖激光固有特點使其線寬相對較寬。雖然單模連續(xù)輸出DFB－QCL已早有報道，但到目前為止，還沒有痕量氣體檢測的報道。鑒于目前中紅外光譜區(qū)傳統(tǒng)激光技術(shù)存在的...

TDLAS能實現(xiàn)"原位、連續(xù)、實時測量"，環(huán)境適應(yīng)力強，易于設(shè)備的小型化。因此可以掙脫實驗室的束縛，在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中大展拳腳。比如大氣環(huán)境在線監(jiān)測、發(fā)動機效率檢測、汽車尾氣測量、工業(yè)過程氣體實時監(jiān)測等等。TDLAS利用半導(dǎo)體激光器的波長調(diào)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(shù)簡單來說就是這些氣體"分子指紋"的識別系統(tǒng)，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(guān)系。常見的污染氣體的"指紋峰"主...

TDLAS技術(shù)具有高靈敏度、高光譜分辨率、快速響應(yīng)等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于氣體的痕量探測。利用氣體吸收譜線隨溫度、氣壓等因素變化的特性，該技術(shù)可實現(xiàn)對氣體體系溫度、濃度、速度和流量等參數(shù)的測量。無干擾、低價、可小型化等是TDLAS技術(shù)的主要優(yōu)點。我們致力于發(fā)展高速（微秒級）、高靈敏（ppb級）、可攜帶式的基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的氣體測量技術(shù)方法，拓展在航空航天、石油化工和燃燒等領(lǐng)域的應(yīng)用。調(diào)諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）是激光氣體分析儀**常用的技術(shù)之一。其工作原理如下：激光光源：使用調(diào)諧半導(dǎo)體激光器作為光源，能夠在特定的窄波段范圍內(nèi)快速調(diào)諧激光波長，精確匹配待測氣體的吸收峰。氣體吸...

閾值電流密度較低帶間躍遷和子帶間躍遷示意圖常規(guī)半導(dǎo)體激光器是雙極性器件，導(dǎo)帶中的電子與價帶中的空穴復(fù)合生成光子，而量子級聯(lián)激光器是單極性器件，只靠導(dǎo)帶中子帶間電子的躍遷產(chǎn)生光子，如圖4所示，電子躍遷的始態(tài)與終態(tài)的曲線的曲率相同，這樣形成的增益譜很窄而且對稱，是量子級聯(lián)激光器能夠低閾值工作的一個原因。當(dāng)然，QCL的閾值電流密度也與有源區(qū)設(shè)計，材料生長以及器件結(jié)構(gòu)有關(guān)。尺寸較小圖5量子級聯(lián)激光器實物圖量子級聯(lián)激光器的尺寸較小，如圖5所示，量子級聯(lián)激光器管芯的長度一般為3mm，隨著激光器性能提高，可以將其封裝在方盒內(nèi)，從而方便地移動和操作。量子級聯(lián)激光器的工作溫度、輸出性能和波長覆蓋范圍...

在性價比方面，QCL激光器同樣表現(xiàn)質(zhì)量。盡管其技術(shù)含量較高，但隨著生產(chǎn)工藝的不斷進步以及市場需求的上升，QCL激光器的制造成本逐漸降低，使得越來越多的客戶能夠享受到這一先進技術(shù)所帶來的好處。我們始終堅持為客戶提供高質(zhì)量的產(chǎn)品，確保每一臺QCL激光器都經(jīng)過嚴格的測試和質(zhì)量控制，以滿足不同客戶的需求。創(chuàng)新性是QCL激光器在市場中脫穎而出的另一個關(guān)鍵因素。我們不斷進行技術(shù)研發(fā)，以提升QCL激光器的性能，從而適應(yīng)不斷變化的市場需求。無論是在新材料的應(yīng)用，還是在激光器設(shè)計的優(yōu)化上，我們都力求為客戶提供前沿的技術(shù)解決方案。此外，我們還關(guān)注如何提升激光器的耐用性和穩(wěn)定性，以確保其在各種工況下的可...

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...

在現(xiàn)代民用領(lǐng)域，QCL激光器（量子級聯(lián)激光器）作為紅外對抗系統(tǒng)的重要組成部分，正逐漸顯示出其不可或缺的地位。隨著技術(shù)的不斷進步，以及對安全和效率的日益重視，QCL激光器在紅外對抗中的應(yīng)用案例層出不窮，展現(xiàn)出其的性能和的適用性。以某國家的防空系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)在面對敵方導(dǎo)彈威脅時，采用了QCL激光器紅外對抗技術(shù)。這一技術(shù)通過精確發(fā)射特定波長的激光，成功地干擾了敵方導(dǎo)彈的紅外尋的系統(tǒng)，顯著提高了防空能力。通過這種方式，防空系統(tǒng)不僅能夠有效保護關(guān)鍵設(shè)施的安全，還能夠降低潛在的經(jīng)濟損失。這一成功應(yīng)用案例展示了QCL激光器在實際戰(zhàn)斗環(huán)境中的高效性和實用性，同時也反映了現(xiàn)代中科技應(yīng)用的重要性。 ...

還是其他需要高功率激光支持的應(yīng)用場景，我們的QCL激光器都能輕松應(yīng)對，展現(xiàn)出強大的應(yīng)用潛力和市場競爭力。**國產(chǎn)化優(yōu)勢：品質(zhì)與供貨的雙重保障**作為國內(nèi)QCL激光器領(lǐng)域的佼佼者，我們擁有完整的產(chǎn)業(yè)鏈和強大的自主研發(fā)能力。從原材料采購到生產(chǎn)制造，每一個環(huán)節(jié)都嚴格把關(guān)，確保了產(chǎn)品的品質(zhì)。同時，我們建立了穩(wěn)定的供貨渠道，確保客戶能夠隨時獲得所需產(chǎn)品，無懼市場波動和供應(yīng)鏈風(fēng)險。**產(chǎn)品應(yīng)用場景：科技之光，照亮未來**QCL激光器在光譜分析、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療診斷、材料加工等多個領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。在光譜分析領(lǐng)域，我們的QCL激光器能夠提供高分辨率的光譜數(shù)據(jù)，助力科研人員揭示物質(zhì)的微觀世界；在環(huán)境監(jiān)測...

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(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，有時也使用介質(zhì)膜以優(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。通過大范圍的溫度調(diào)諧，DFB-QCL還可以提供有限的波長調(diào)諧（通過緩慢的溫度調(diào)諧獲得10~20cm-1的調(diào)諧范圍，或者通過快速注進電流加熱調(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...

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...

量子級聯(lián)激光理論的創(chuàng)立和量子級聯(lián)激光器的發(fā)明使中遠紅外波段高可靠、高功率和高特征溫度半導(dǎo)體激光器的實現(xiàn)成為可能。一般而言，量子級聯(lián)激光器系統(tǒng)包括量子級聯(lián)激光模塊，控制模塊以及接口模塊。量子級聯(lián)激光器從結(jié)構(gòu)上來說，可以分為分布反饋（DistributedFeedback）QCL，F(xiàn)-P（Fabry-Perot）QCL和外腔（ExternalCavity）QCL。量子級聯(lián)激光器由于其獨特的設(shè)計原理使其具有如下的獨特優(yōu)勢：1：可以提供超寬的光譜范圍（midIRtoTHz）。2：極好的波長可調(diào)諧性。3：很高的輸出功率，同時也可以工作在室溫環(huán)境下。目前國際上已研制出～19μm中遠紅外量子級聯(lián)...

氣體分析儀主要利用激光光譜技術(shù)，通過氣體對特定波長的激光吸收特性來檢測氣體濃度。1.激光吸收光譜原理激光吸收光譜法基于不同氣體分子對特定波長的激光具有不同的吸收特性。當(dāng)激光光束穿過氣體樣品時，特定氣體分子會吸收與其吸收光譜相匹配的激光波長。通過測量吸收后的激光強度變化，可以確定氣體的濃度。2.調(diào)諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）調(diào)諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）是激光氣體分析儀**常用的技術(shù)之一。其工作原理如下：激光光源：使用調(diào)諧半導(dǎo)體激光器作為光源，能夠在特定的窄波段范圍內(nèi)快速調(diào)諧激光波長，精確匹配待測氣體的吸收峰。氣體吸收過程：激光器發(fā)射的窄帶單色激光穿過待測氣體樣品。由于特...

1994年4月，貝爾實驗室在《科學(xué)》上報道了***個子帶間量子級聯(lián)激光器。帶間級聯(lián)和量子級聯(lián)激光器的研究都源于早期對于半導(dǎo)體超晶格的研究以及通過子帶間躍遷實現(xiàn)激光器的探索。在帶間級聯(lián)激光器提出的2～3年內(nèi)，空穴注入?yún)^(qū)就已經(jīng)提出并加入到了帶間級聯(lián)激光器的結(jié)構(gòu)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?？昭ㄗ⑷?yún)^(qū)和W型有源區(qū)的設(shè)計直到***也一直被采用。1997年，由休斯頓大學(xué)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(lián)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(lián)激光器也在1998～2000年工作溫度逐漸提...

中遠紅外波段包含了兩個重要的大氣窗口3-5μm和8-13μm波段，很多氣體的特征吸收峰都在這個波段，如NO、CO、CO2、NH3、SO2、SO3等，還有一些人體疾病如糖尿病、、胸、肺、精神疾病等特征氣體的吸收譜線也處于此波段，如圖4。不同氣體的特征吸收峰基于QCL的檢測系統(tǒng)，具有體積小、檢測速度快、精確度高等特點，可以廣泛的應(yīng)用在環(huán)境檢測、痕量氣體檢測、醫(yī)療診斷等方面，基于QCL的氣體檢測系統(tǒng)是QCL重要的應(yīng)用之一，如氣體檢測系統(tǒng)如圖5。相比于傳統(tǒng)的氣體檢測技術(shù)（電化學(xué)檢測、氣相色譜分析、紅外LED），量子級聯(lián)激光器在氣體檢測的優(yōu)勢如下：1、量子級聯(lián)激光器具有很窄的光譜線寬，可以獲...

除了氣體檢測外，帶間級聯(lián)激光器也可用于***領(lǐng)域中。紅外半導(dǎo)體激光器由于體積小、效率高、易調(diào)制、環(huán)境適應(yīng)強等優(yōu)點在***領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈已經(jīng)從***代紅外尋的制導(dǎo)向第四代3～5μm中紅外波段凝視成像制導(dǎo)發(fā)展，該技術(shù)**提高了紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的靈敏度和抗干擾能力，使其獲得了更遠的攻擊距離。此外，中紅外波段還可以應(yīng)用于工業(yè)過程控制、臨床呼吸診斷、紅外景象投影、醫(yī)學(xué)醫(yī)療和化學(xué)生物威脅探測等領(lǐng)域中；還可以作為光發(fā)射機進行通信，實現(xiàn)自由空間內(nèi)的信息傳輸。目前，可以實現(xiàn)中紅外波段激光器的主要技術(shù)手段包括一類（type-Ⅰ）量子阱（QW）銻化鎵（GaSb）基的激光器及其形成的一類級聯(lián)...

紅外光譜檢測方法主要有使用寬帶光源的傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和非分散紅外光譜（NDIR）技術(shù)，以及紅外激光光譜技術(shù)。與使用寬帶光源的FTIR和NDIR相比，紅外激光光譜由于采用高單色性的紅外激光作為光源，具有更高的光譜分辨率，不需要使用額外的分光部件，易于實現(xiàn)儀器的小型化。另外，高功率密度激光光源更方便實現(xiàn)長光程檢測。紅外激光光譜學(xué)依據(jù)波段分為近紅外光譜和中紅外光譜。近紅外波段工作在－μm的近紅外區(qū)，相應(yīng)于某些分子的“泛頻”譜帶。分子在這些譜帶的吸收系數(shù)比中紅外的基頻吸收要弱得多，一般要低2－3數(shù)量級。盡管如此，由III－V族化合物制成的半導(dǎo)體激光由于在通信和電子工業(yè)元件方面...

工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、化石燃料燃燒、機動車尾氣排放等人類活動產(chǎn)生的過量溫室氣體加劇了全球氣候變暖，研究和發(fā)展適用于不同空間、時間尺度的溫室氣體精確、快速、動態(tài)檢測技術(shù)是環(huán)境氣候研究的基礎(chǔ)和前提?；诠庾V學(xué)原理的氣體檢測技術(shù)，具有非接觸、快響應(yīng)、高靈敏、大范圍監(jiān)測等優(yōu)點，是目前溫室氣體監(jiān)測技術(shù)的主流研究方向。針對當(dāng)前溫室氣體點源、面源、區(qū)域、全球等尺度下的監(jiān)測需求，綜合利用多種形式的光譜學(xué)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(xué)觀測，獲取溫室氣體空間分布、季節(jié)變化和年變化的特征和趨勢，這對理解區(qū)域碳排放、掌握源匯信息、研究環(huán)境氣候變化規(guī)律等具有重要意義。二氧化碳（CO2...

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...

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...

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(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，有時也使用介質(zhì)膜以優(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。通過大范圍的溫度調(diào)諧，DFB-QCL還可以提供有限的波長調(diào)諧（通過緩慢的溫度調(diào)諧獲得10~20cm-1的調(diào)諧范圍，或者通過快速注進電流加熱調(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...

量子級聯(lián)激光理論的創(chuàng)立和量子級聯(lián)激光器的發(fā)明使中遠紅外波段高可靠、高功率和高特征溫度半導(dǎo)體激光器的實現(xiàn)成為可能。一般而言，量子級聯(lián)激光器系統(tǒng)包括量子級聯(lián)激光模塊，控制模塊以及接口模塊。量子級聯(lián)激光器從結(jié)構(gòu)上來說，可以分為分布反饋（DistributedFeedback）QCL，F(xiàn)-P（Fabry-Perot）QCL和外腔（ExternalCavity）QCL。量子級聯(lián)激光器由于其獨特的設(shè)計原理使其具有如下的獨特優(yōu)勢：1：可以提供超寬的光譜范圍（midIRtoTHz）。2：極好的波長可調(diào)諧性。3：很高的輸出功率，同時也可以工作在室溫環(huán)境下。目前國際上已研制出～19μm中遠紅外量子級聯(lián)...