帶間級聯激光器（ICL）是實現3～5μm波段中紅外激光器的重要前沿，其在半導體光電器件技術、氣體檢測、醫學醫療以及自由空間光通信等領域具有重要科學意義和應用價值。近年來，半導體帶間級聯激光器的量子阱能帶理論設計方法和激光器制備**技術得到迅速提升。帶間級聯激光器是一種以?族體系為主，通過量子工程的能帶設計及其材料外延、工藝制作而成的可以工作于中紅外波段的激光器。由于結合了傳統的量子阱激光器較長的上能級載流子復合壽命，以及量子級聯激光器（QCL）通過級聯結構實現較高內量子效率的優點，在中紅外波段具有較大的優勢。研究背景中紅外波段包含了許多氣體分子的吸收峰，對于氣體分子而言，在中紅外波段的中心吸收截面一般比其在近紅外區的中心吸收截面高幾個數量級。因此，為了獲得更高的靈敏度和更低的檢測限，利用中紅外的可調諧半導體激光器吸收光譜技術（TDLAS）可以實現對特殊或有毒氣體的檢測。常見的位于中紅外波段的氣體分子如圖1所示，諸如礦井氣體甲烷（CH4）分子吸收峰位于3260nm，一氧化碳（CO）分子吸收峰位于4610nm，二氧化碳（CO2）分子吸收峰位于4230nm，氯化氫（HCl）分子吸收峰位于3395nm，溴化氫（HBr）分子吸收峰位于4020nm。 在信息處理和通信領域，可調諧激光器可以用于構建高效的光通信系統和網絡；四川定制QCL激光器

還是其他需要高功率激光支持的應用場景，我們的QCL激光器都能輕松應對，展現出強大的應用潛力和市場競爭力。**國產化優勢：品質與供貨的雙重保障**作為國內QCL激光器領域的佼佼者，我們擁有完整的產業鏈和強大的自主研發能力。從原材料采購到生產制造，每一個環節都嚴格把關，確保了產品的品質。同時，我們建立了穩定的供貨渠道，確保客戶能夠隨時獲得所需產品，無懼市場波動和供應鏈風險。**產品應用場景：科技之光，照亮未來**QCL激光器在光譜分析、環境監測、醫療診斷、材料加工等多個領域發揮著不可替代的作用。在光譜分析領域，我們的QCL激光器能夠提供高分辨率的光譜數據，助力科研人員揭示物質的微觀世界；在環境監測中，它能夠精細檢測大氣中的痕量氣體，為環境保護貢獻力量；在醫療診斷中，它更是激光手術和生物組織成像的得力助手，提高了醫療診斷的準確性和安全性。寧波寧儀信息技術有限公司的QCL激光器，以定制化、國產化、高功率為特色，正成為推動科技進步、產業升級的重要力量。我們堅信，在未來的科技道路上，我們的QCL激光器將繼續照亮前行的道路，為用戶帶來更加高效、精細、可靠的激光解決方案。上海甲烷QCL激光器加工TDLAS技術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。

    傳統的半導體激光器，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出中遠紅外以及太赫茲波段的激光。自然界不多的對應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結發光的理論，提出了量子級聯激光器的構想。量子級聯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，因此可以通過設計量子阱層的厚度來實現波長的控制。如圖1.(A)傳統半導體激光器其發光原理(B)QCL發光原理。

QCL（量子級聯激光器）激光驅動器是專門設計用于激勵量子級聯激光器的電子設備。QCL是一種基于半導體材料的激光器，具有較高的效率和可調的波長，廣泛應用于光譜學、激光雷達和通信等領域。QCL激光驅動器的主要功能包括：1.電流控制：提供穩定的電流源，以確保QCL在比較好工作狀態下運行。2.調制功能：能夠對激光輸出進行調制，以實現不同的應用需求，如脈沖激光輸出。3.溫度控制：通常集成溫控系統，以保持激光器在穩定的溫度環境中工作，確保性能穩定。4.保護功能：具備過流、過溫等保護機制，以防止激光器因異常條件而損壞。選擇合適的QCL激光驅動器時，需要考慮激光器的工作參數、所需的調制頻率和穩定性等因素。TDLAS能實現"原位、連續、實時測量"，環境適應力強，易于設備的小型化。

    當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。絕大多數氣態化學物質在中紅外光譜區（≈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。光學技術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用必將代替近紅外成為下一代高精度的選擇。進入21世紀全球環境問題日益突出，各國都在在努力減少溫室氣體排放。二氧化碳（CO2）通常被稱為溫室氣體，但其他使全球環境惡化的氣體還包括二氧化硫（SO2）和二氧化氮（NO2）。此外，在氣體泄漏檢測和性氣體的集中監控是預防災難中激光法可以采取有效報警措施從而可以避免風險于災難之前。激光吸收光譜法是檢測微量氣體的方法之一。它使用分布式反饋激光二極管（DFB-LD）檢測某種氣體，該二極管具有特定于該氣體的光吸收波長。 TDLAS技術有高效、選擇高、響應快、適應性強等優點，通過追蹤分子的吸收光譜獲得特征參數的重要手段。上海甲烷QCL激光器加工

中紅外QCL-TDLAS激光氣體檢測技術有 ppb 級超高靈敏度、超大檢測范圍、高選擇性、實用性強，易于維護等優勢。四川定制QCL激光器

    QCL激光器的基本結構包括FP-QCL、DFB-QCL和ECqcL。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。 四川定制QCL激光器