紅外激光光譜學獨特的優(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。 光譜技術(shù)在氣體檢測領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，其中OF-CEAS、CRDS和TDLAS是三種主要技術(shù)。云南國產(chǎn)QCL激光器

    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。紅外制導導彈已經(jīng)從***代紅外尋的制導向第四代3～5μm中紅外波段凝視成像制導發(fā)展，該技術(shù)**提高了紅外制導導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)學醫(yī)療和化學生物威脅探測等領(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)量子阱激光器。此外還有目前在長波紅外和太赫茲波段非常熱門的量子級聯(lián)激光器。本文重點介紹帶間級聯(lián)激光器。 遼寧定制QCL激光器報價中紅外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。

    作為半導體激光技術(shù)發(fā)展的里程碑，量子級聯(lián)激光器（QCL）使中遠紅外波段高可靠、高功率和高特征溫度半導體激光器的實現(xiàn)成為可能，為氣體分析等中紅外應(yīng)用提供了新型光源，因此QCL日益受到關(guān)注。尤其是近10年，越來越多的科研人員開始研究QCL在氣體檢測方面的應(yīng)用，使得它的優(yōu)勢和潛力被更多的認識和挖掘。中遠紅外量子級聯(lián)激光器（QCL）眾所周知，QCL屬于新一代半導體激光器，它的特性不同于傳統(tǒng)半導體激光器。用中科院半導體所劉峰奇研究員的“兩層含義”解釋，應(yīng)該更加形象。首先是量子含義，是指激光器由納米級厚度的半導體異質(zhì)結(jié)超薄層構(gòu)成，利用量子限制效應(yīng)，通過調(diào)節(jié)每層材料的厚度和子帶間距，從而調(diào)節(jié)波長；其次是級聯(lián)含義，它的有源區(qū)由多級耦合量子阱串接組成，可實現(xiàn)單電子注入的倍增光子輸出，可望獲得大功率，而普通的半導體激光器是利用電子空穴對的復合發(fā)射光子，這是普通激光器不具備的一個性能。

    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辨觀測。 TDLAS技術(shù)有高效、選擇高、響應(yīng)快、適應(yīng)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。

    痕量氣體檢測對于很多領(lǐng)域都有著非常重要的作用,比如大氣環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)過程監(jiān)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(shù)中,“紅外激光光譜法”是目前受到較多關(guān)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(xiàn)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(yōu)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(qū),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?qū)崿F(xiàn)痕量氣體的超高靈敏探測。在一些濃度較低或?qū)`敏度要求較高的污染源排放的氣體監(jiān)測中,有很好的應(yīng)用。 TDLAS技術(shù)采用的半導體激光光源的光譜，寬度遠小于氣體吸收譜線的展寬，得到單線吸收光譜。云南國產(chǎn)QCL激光器

量子級聯(lián)激光器窄線寬，可以獲得氣體分子、原子光譜線精細結(jié)構(gòu)，因此在氣體檢測分辨率要高于其他檢測方法。云南國產(chǎn)QCL激光器

    傳統(tǒng)的半導體激光器，工作原理都是依靠半導體材料中導帶的電子和價帶中的空穴復合而激發(fā)光子，其激射波長由半導體材料的禁帶寬度所決定,由于受禁帶寬度的限制，使得半導體激光器難以發(fā)出中遠紅外以及太赫茲波段的激光。自然界不多的對應(yīng)能出射中遠紅外的半導體材料-鉛鹽系材料，其只能在低溫下工作(低于77K)，且輸出功率極低，為微瓦級別。為了使半導體激光器也能激射中遠紅外以及太赫茲波段的光，科研人員跳出了基于半導體材料p-n結(jié)發(fā)光的理論，提出了量子級聯(lián)激光器的構(gòu)想。量子級聯(lián)激光器的工作原理為電子在半導體材料導帶的子帶間躍遷和聲子共振輔助隧穿從而產(chǎn)生光放大，其出射波長由導帶的子帶間的能量差所決定，和半導體材料的禁帶寬度無關(guān)，因此可以通過設(shè)計量子阱層的厚度來實現(xiàn)波長的控制。如圖1.(A)傳統(tǒng)半導體激光器其發(fā)光原理(B)QCL發(fā)光原理。 云南國產(chǎn)QCL激光器