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(duì)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(duì)應(yīng)于氣體分子的“基頻”吸收譜帶,吸收強(qiáng)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(cè)。針對(duì)目前溫室氣體多目標(biāo)場(chǎng)景監(jiān)測(cè)需求,研究人員開展了不同形式的探測(cè)方法研究,主要包括地面探測(cè)、地基探測(cè)、機(jī)載探測(cè)和星載探測(cè),綜合運(yùn)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(hào)轉(zhuǎn)換、光譜信號(hào)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(shí)空分辨觀測(cè)。 在材料科學(xué)領(lǐng)域,可調(diào)諧激光器可以用于精確控制材料的加工和改性過程。海南NOQCL激光器批發(fā)
常見的溫室氣體光譜學(xué)檢測(cè)技術(shù)主要包括非分散紅外光譜技術(shù)(NDIR)、傅立葉變換光譜技術(shù)(FTIR)、差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)(DOAS)、差分吸收激光雷達(dá)技術(shù)(DIAL)、可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)(TDLAS)、離軸積分腔輸出光譜技術(shù)(OA-ICOS)、光腔衰蕩光譜技術(shù)(CRDS)、激光外差光譜技術(shù)(LHS)、空間外差光譜技術(shù)(SHS)等。其中,NDIR技術(shù)利用氣體分子對(duì)寬帶紅外光的吸收光譜強(qiáng)度與濃度成正比的關(guān)系,進(jìn)行溫室氣體反演,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),但儀器的光譜分辨率和檢測(cè)靈敏度較低。FTIR技術(shù)通過測(cè)量紅外光的干涉圖,并對(duì)干涉圖進(jìn)行傅立葉積分變換,從而獲得被測(cè)氣體紅外吸收光譜,能夠?qū)崿F(xiàn)多種組分同時(shí)監(jiān)測(cè),適用于溫室氣體的本底、廓線和時(shí)空變化測(cè)量及其同位素探測(cè),儀器系統(tǒng)較為復(fù)雜,價(jià)格比較昂貴。DOAS也是一種寬帶光譜檢測(cè)技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)多氣體組分探測(cè),儀器光譜分辨率較低,易受水汽和氣溶膠的影響。DIAL技術(shù)是一種利用氣體分子后向散射效應(yīng)對(duì)氣體遙感探測(cè)的光譜技術(shù),具有高精度、遠(yuǎn)距離、高空間分辨等優(yōu)點(diǎn),系統(tǒng)較為復(fù)雜,成本較高。TDLAS技術(shù)利用窄線寬的可調(diào)諧激光光源,完整地掃描到氣體分子的一條或幾條吸收譜線。廣西半導(dǎo)體QCL激光器可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器調(diào)制光譜技術(shù)和二氧化碳檢測(cè)技術(shù)可以測(cè)得二氧化碳?xì)怏w濃度值。
相比較與其它激光器,量子級(jí)聯(lián)激光器的優(yōu)點(diǎn)如下:1)中遠(yuǎn)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(yuǎn)紅外和太赫茲波段的激光時(shí),半導(dǎo)體激光器對(duì)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(yuǎn)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(jì)量子阱層厚度來實(shí)現(xiàn)波長控制,所以量子級(jí)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(shí)際需求設(shè)計(jì)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(diǎn),其攜帶方便,便于系統(tǒng)化和集成化。4)單極型結(jié)構(gòu);傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體激光器為雙極型,其出光原理依靠的是p-n結(jié)中導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴復(fù)合所產(chǎn)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(jí)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?yàn)镼CL所獨(dú)特的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu),電子在參與完子帶間躍遷發(fā)光后,并沒有湮滅。
寧波寧儀信息技術(shù)有限公司是一家專注于高精度紅外激光器研發(fā)與應(yīng)用的,致力于為氣體分析領(lǐng)域提供的解決方案。我們不僅關(guān)注技術(shù)的創(chuàng)新,更注重技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的有效性與可靠性。通過利用先進(jìn)的激光技術(shù),我們能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)氣體成分濃度,從而確保環(huán)境的安全與質(zhì)量控制,為客戶創(chuàng)造更大的價(jià)值。在工業(yè)生產(chǎn)中,我們的氣體分析儀器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)有害氣體的濃度變化,為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供保障。在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面,我們的產(chǎn)品能夠幫助及環(huán)保機(jī)構(gòu)精確掌握環(huán)境污染情況,及時(shí)采取措施,保護(hù)生態(tài)環(huán)境。而在醫(yī)療檢測(cè)領(lǐng)域,我們的高精度儀器則為疾病的早期診斷提供了可靠的數(shù)據(jù)支持,助力醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展。我們始終秉持“創(chuàng)新、專業(yè)、服務(wù)”的理念,積極推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)品升級(jí)。技術(shù)的不斷迭代與更新是我們永恒的追求,因此我們?cè)谘邪l(fā)中不斷引入新材料、新工藝,力求將的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于我們的產(chǎn)品中,以更好地滿足客戶的需求。 基于光譜學(xué)原理的氣體檢測(cè),有非接觸、快響應(yīng)、高靈敏、大范圍監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn),是溫室氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)的主流方向。
量子級(jí)聯(lián)激光器是基于多個(gè)量子阱異質(zhì)結(jié)中掩埋次能級(jí)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(jí)。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(dá)到幾個(gè)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(cè),但由于脈沖激光固有特點(diǎn)使其線寬相對(duì)較寬。雖然單模連續(xù)輸出DFB-QCL已早有報(bào)道,但到目前為止,還沒有痕量氣體檢測(cè)的報(bào)道。鑒于目前中紅外光譜區(qū)傳統(tǒng)激光技術(shù)存在的需要低溫制冷等限制,利用技術(shù)成熟的近紅外激光光源的參量頻率轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)室溫下連續(xù)波中紅外相干光源輸出是一個(gè)有效的補(bǔ)充。在中紅外光譜相干光輸出的參量過程主要有光參量振蕩(OPO)和差頻變換(DFG)。 量子級(jí)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(diǎn),其工作原理卻和傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器截然不同。廣西半導(dǎo)體QCL激光器
甲烷分子的基頻吸收帶位于在3.3μm附近的中紅外區(qū)域。因此用中紅外激光器探測(cè)甲烷氣體非常有益。海南NOQCL激光器批發(fā)
作為半導(dǎo)體激光技術(shù)發(fā)展的里程碑,量子級(jí)聯(lián)激光器(QCL)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,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(cè)方面的應(yīng)用,使得它的優(yōu)勢(shì)和潛力被更多的認(rèn)識(shí)和挖掘。中遠(yuǎn)紅外量子級(jí)聯(lián)激光器(QCL)眾所周知,QCL屬于新一代半導(dǎo)體激光器,它的特性不同于傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器。用中科院半導(dǎo)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(jí)厚度的半導(dǎo)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(jí)聯(lián)含義,它的有源區(qū)由多級(jí)耦合量子阱串接組成,可實(shí)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(dǎo)體激光器是利用電子空穴對(duì)的復(fù)合發(fā)射光子,這是普通激光器不具備的一個(gè)性能。 海南NOQCL激光器批發(fā)
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