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工農業生產、化石燃料燃燒、機動車尾氣排放等人類活動產生的過量溫室氣體加劇了全球氣候變暖，研究和發展適用于不同空間、時間尺度的溫室氣體精確、快速、動態檢測技術是環境氣候研究的基礎和前提。基于光譜學原理的氣體檢測技術，具有非接觸、快響應、高靈敏、大范圍監測等優點，是目前溫室氣體監測技術的主流研究方向。針對當前溫室氣體點源、面源、區域、全球等尺度下的監測需求，綜合利用多種形式的光譜學測量手段，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觀測，獲取溫室氣體空間分布、季節變化和年變化的特征和趨勢，這對理解區域碳排放、掌握源匯信息、研究環境氣候變化規律等具有重要意義。二氧化碳（CO2...

作為半導體激光技術發展的里程碑，量子級聯激光器（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成為可能，為氣體分析等中紅外應用提供了新型光源，因此QCL日益受到關注。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用，使得它的優勢和潛力被更多的認識和挖掘。中遠紅外量子級聯激光器（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結超薄層構成，利用量子限制效應，通過調節每層材料的厚度和子帶間距，從而調節波長...

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）。...

痕量氣體檢測對于很多領域都有著非常重要的作用,比如大氣環境監測、工業過程監測、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,因此在檢測技術中,“紅外激光光譜法”是目前受到較多關注的主流方法之一。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,分子吸收線的強度比近紅外要...

量子級聯激光器輸出功率較高圖3量子級聯激光器有源區工作示意圖（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，可以滿足更多的應用場景。QCL輸出功率較高的原因可以歸結于其本身的有源區結構設計，其電子利用效率較高。內量子效率是指每秒注入有源區的電子-空穴對數能夠產生的光子數多少。圖3給出典型的QCL有源區工作示意圖，電子流通過一系列的子帶和微帶，實現子帶中的上能級電子的集聚，之后迅速躍遷到下能級并產生光子，之后注入區再重復利用...

中紅外溫室氣體激光器正是順應這一市場趨勢，融合了先進的激光技術和智能化設計，提供高性能的氣體檢測解決方案。我們產品在靈敏度、穩定性和數據處理能力等方面具有明顯優勢，能夠為客戶提供精確可靠的監測數據。這不僅幫助客戶更好地應對和管理溫室氣體排放，還為其在環保方面的決策提供了重要依據。通過高效的數據分析和處理，我們的設備能夠實時反饋監測結果，助力企業和**快速響應環境變化。展望未來，隨著全球對氣候變化和環保政策的重視不斷加深，中紅外溫室氣體激光器的市場需求將持續增長。尤其是在國際社會共同應對氣候變化的背景下，各國在溫室氣體排放監測方面的需求愈發迫切。我們的產品不僅在技術上保持**地位，更...

在現代民用領域，QCL激光器（量子級聯激光器）作為紅外對抗系統的重要組成部分，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用案例層出不窮，展現出其的性能和的適用性。以某國家的防空系統為例，該系統在面對敵方導彈威脅時，采用了QCL激光器紅外對抗技術。這一技術通過精確發射特定波長的激光，成功地干擾了敵方導彈的紅外尋的系統，顯著提高了防空能力。通過這種方式，防空系統不僅能夠有效保護關鍵設施的安全，還能夠降低潛在的經濟損失。這一成功應用案例展示了QCL激光器在實際戰斗環境中的高效性和實用性，同時也反映了現代中科技應用的重要性。 ...

QCL激光器（量子級聯激光器）憑借其出色的性能和獨特的技術優勢，正在重新定義氣體檢測領域的標準。它們以高靈敏度和質量的選擇性，使得在復雜環境中對氣體成分的準確識別成為可能。此外，QCL激光器的高性價比使得其在市場上的競爭力愈發明顯，成為眾多行業和應用的優先。隨著科技的不斷進步，QCL激光器的創新能力也在不斷提升。我們相信，這種持續的技術革新將為客戶帶來更大的價值，幫助他們在各自的市場中脫穎而出。選擇QCL激光器，不僅是選擇了一項先進的技術，更是選擇了一條通向未來的道路。無論是在環境監測、工業過程控制，還是在醫療健康等領域，QCL激光器都展示了其巨大的潛力和應用前景。通過深入的合作，...

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...

在性價比方面，QCL激光器同樣表現質量。盡管其技術含量較高，但隨著生產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所帶來的好處。我們始終堅持為客戶提供高質量的產品，確保每一臺QCL激光器都經過嚴格的測試和質量控制，以滿足不同客戶的需求。創新性是QCL激光器在市場中脫穎而出的另一個關鍵因素。我們不斷進行技術研發，以提升QCL激光器的性能，從而適應不斷變化的市場需求。無論是在新材料的應用，還是在激光器設計的優化上，我們都力求為客戶提供前沿的技術解決方案。此外，我們還關注如何提升激光器的耐用性和穩定性，以確保其在各種工況下的可...

激光器的發展里程碑如下：1960年發明的固態激光器和氣體激光器，1962年發明的雙極型半導體激光器和1994年發明的單極型量子級聯激光器（QCL）是激光領域的三個重大變革性里程碑。量子級聯激光器的工作原理與通常的半導體激光器截然不同，它打破了傳統p-n結型半導體激光器的電子-空穴復合受激輻射機制，其發光波長由半導體能隙來決定，填補了半導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體異質結薄層內由量子限制效應引起的分離電子態之間產生粒子數反轉，從而實現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光波長。量子級聯激光器比其它激光器...

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...

直接吸收光譜技術是通過調諧激光頻率到選擇吸收譜線透過率和譜線形狀進行分析，并獲取一些重要信息，如吸收譜線強度和增寬系數。從這些光譜測量得到信息可以推斷出氣體溫度、濃度、氣流速度以及壓力等參數值。信號發生器發生鋸齒波或三角波掃描信號給激光驅動器驅動DFB激光器，激光器輸出激光通過待測氣體，光電探測器接收到透射光，并通過對光強信號進行分析，從而測量得到氣體濃度值。實現直接吸收光譜檢測透射光容易受到背景噪聲的干擾、激光器光強波動等因素的影響，為了減小噪聲的干擾，通常會使用高靈敏光譜技術，如采用波長調制技術對目標信號進行高頻調制，實現抑制高頻背景噪聲，從而極大提高探測靈敏度和精度。信號發生...

分子紅外光譜與分子的結構密切相關，是研究表征分子結構的一種有效手段，將一束不同波長的紅外射線照射到物質的分子上，某些特定波長的紅外射線被吸收，形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結構決定的獨有的紅外吸收光譜，可以采用與標準化合物的紅外光譜對比的方法來做分析鑒定。紅外光譜法主要研究在振動中伴隨有偶極矩變化的化合物（沒有偶極矩變化的振動在拉曼光譜中出現）。因此，除了單原子和同核分子如Ne、He、H2等之外，幾乎所有的有機化合物在紅外光譜區均有吸收。除光學異構體，某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差異的化合物外，凡是具有結構不同的兩個化合物，一定不會有相同的紅外光譜...

2002年之后，帶間級聯激光器在美國噴氣推進實驗室（JPL）取得了更加快速的發展，在低閾值電流、高工作溫度以及長波長等方向上都取得了矚目的成果。其中**重要的是2005年，研究人員制作出的單縱模分布反饋式激光器（DFB）可以實現甲烷氣體的檢測。并于2007年交付美國國家航空航天局（NASA）的好奇號進行火星的甲烷探測。2008年，美國海軍實驗室（NRL）經過多年優化和發展，終于實現了里程碑式的***臺室溫連續激射的帶間級聯激光器，連續波**高工作溫度可達319K，激射波長為μm。2011年，美國海軍實驗室在材料設計的基礎上，又進一步提出了“載流子再平衡”的概念，解決了有源區中電子和...

閾值電流密度較低帶間躍遷和子帶間躍遷示意圖常規半導體激光器是雙極性器件，導帶中的電子與價帶中的空穴復合生成光子，而量子級聯激光器是單極性器件，只靠導帶中子帶間電子的躍遷產生光子，如圖4所示，電子躍遷的始態與終態的曲線的曲率相同，這樣形成的增益譜很窄而且對稱，是量子級聯激光器能夠低閾值工作的一個原因。當然，QCL的閾值電流密度也與有源區設計，材料生長以及器件結構有關。尺寸較小圖5量子級聯激光器實物圖量子級聯激光器的尺寸較小，如圖5所示，量子級聯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，從而方便地移動和操作。量子級聯激光器的工作溫度、輸出性能和波長覆蓋范圍...

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...

可調諧半導體激光吸收光譜（TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy）技術主要是利用可調諧半導體激光器的窄線寬和波長隨注入電流改變的特性實現對分子的單個或幾個距離很近很難分辨的吸收線進行測量。TDLAS通常是用單一窄帶的激光頻率掃描一條**的氣體吸收線。為了實現比較高的選擇性，分析一般在低壓下進行，這時吸收線不會因為壓力而加寬。這種測量方法是Hinkley和Reid提出的，現在已經發展成為了非常靈敏和常用的大氣中痕量氣體的監測技術。具有高靈敏度、實時、動態、多組分同時測量的優點。由于半導體激光器的高單色性，可以利用待測氣體分子的一條孤立的吸收譜線...

激光器的發展里程碑如下：1960年發明的固態激光器和氣體激光器，1962年發明的雙極型半導體激光器和1994年發明的單極型量子級聯激光器（QCL）是激光領域的三個重大性里程碑。量子級聯激光器的工作原理與通常的半導體激光器截然不同，它打破了傳統p-n結型半導體激光器的電子-空穴復合受激輻射機制，其發光波長由半導體能隙來決定，填補了半導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體異質結薄層內由量子限制效應引起的分離電子態之間產生粒子數反轉，從而實現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光波長。量子級聯激光器比其它激光器的優...

痕量氣體檢測對于很多領域都有著非常重要的作用,比如大氣環境監測、工業過程監測、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,因此在檢測技術中,“紅外激光光譜法”是目前受到較多關注的主流方法之一。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,分子吸收線的強度比近紅外要...

**QCL激光器：寧波寧儀信息技術有限公司，照亮創新之路的科技之光**寧波寧儀信息技術有限公司，在QCL（量子級聯激光器）這一高科技領域內，猶如一顆璀璨的明星，熠熠生輝。我們專注于為客戶提供性能、高度定制化的激光器解決方案，致力于推動科技進步與產業升級。**產品優勢：性能，科技前沿**我們的QCL激光器，得益于先進的量子級聯技術，實現了前所未有的高功率輸出，確保了激光的穩定性和可靠性。這一技術突破，不僅提升了激光器的轉換效率，更將光譜線寬壓縮至極窄范圍，為用戶帶來了前所未有的精細度和高效性。與此同時，我們積極響應國家國產化號召，通過自主研發與自主生產，大幅度降低了成本，提升了產品的...

在環境污染分子的監測分析中，典型的應用有、、。近紅外光譜的一個優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沒有吸收，雖然在測量復雜混合物時，這也許是一個優點。中紅外波段工作在3－13μm的“指紋”區，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展和新型中紅外相干光源技術...

相比較與其它激光器，量子級聯激光器的優點如下：1)中遠紅外和太赫茲波段出射；在QCL發明之前，半導體激光器的發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波長控制，所以量子級聯激光器的激射波長范圍極寬（約3-250μm），并且可以根據實際需求設計特定波長的激光輸出。3)體積小；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，經過光電信號轉換、光譜信號采集、濃度算法解析、軟件數據處理等技術過程，能夠實現溫室氣體多組分高靈敏時空分...

在當今高科技迅猛發展的時代，量子級聯激光器（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境下進行準確檢測，為環境監測和工業應用提供可靠的數據支持。這一特性使得QCL激光器成為氣體分析的工具，尤其在安全監測和環境保護等領域，其應用價值不可小覷。QCL激光器的另一個優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...

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...

激光器的發展里程碑如下：1960年發明的固態激光器和氣體激光器，1962年發明的雙極型半導體激光器和1994年發明的單極型量子級聯激光器（QCL）是激光領域的三個重大變革性里程碑。量子級聯激光器的工作原理與通常的半導體激光器截然不同，它打破了傳統p-n結型半導體激光器的電子-空穴復合受激輻射機制，其發光波長由半導體能隙來決定，填補了半導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體異質結薄層內由量子限制效應引起的分離電子態之間產生粒子數反轉，從而實現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光波長。量子級聯激光器比其它激光器...

在現代民用領域，QCL激光器（量子級聯激光器）作為紅外對抗系統的重要組成部分，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用案例層出不窮，展現出其的性能和的適用性。以某國家的防空系統為例，該系統在面對敵方導彈威脅時，采用了QCL激光器紅外對抗技術。這一技術通過精確發射特定波長的激光，成功地干擾了敵方導彈的紅外尋的系統，顯著提高了防空能力。通過這種方式，防空系統不僅能夠有效保護關鍵設施的安全，還能夠降低潛在的經濟損失。這一成功應用案例展示了QCL激光器在實際戰斗環境中的高效性和實用性，同時也反映了現代中科技應用的重要性。 ...

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

量子級聯激光器輸出功率較高圖3量子級聯激光器有源區工作示意圖（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，可以滿足更多的應用場景。QCL輸出功率較高的原因可以歸結于其本身的有源區結構設計，其電子利用效率較高。內量子效率是指每秒注入有源區的電子-空穴對數能夠產生的光子數多少。圖3給出典型的QCL有源區工作示意圖，電子流通過一系列的子帶和微帶，實現子帶中的上能級電子的集聚，之后迅速躍遷到下能級并產生光子，之后注入區再重復利用...