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(jìn)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(hù)關(guān)鍵設(shè)施的安全,還能夠降低潛在的經(jīng)濟(jì)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。 QCL的光束質(zhì)量好,可以利用光的反射來設(shè)計光學(xué)長程池從而增加系統(tǒng)的吸收光程,提高系統(tǒng)的靈敏度。山西SF6QCL激光器
量子級聯(lián)激光器(QuantumCascadeLaser,QCL)作為一種新興的激光技術(shù),正在多個領(lǐng)域中展現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用潛力。其的優(yōu)點使得產(chǎn)品在市場上備受青睞,尤其是在環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療成像和工業(yè)檢測等方面。首先,量子級聯(lián)激光器具有出色的波長可調(diào)性,能夠在中紅外范圍內(nèi)實現(xiàn)高效發(fā)射。這一特性使得量子級聯(lián)激光器在氣體傳感領(lǐng)域的應(yīng)用尤為突出。通過精確的波長調(diào)節(jié),用戶可以針對特定氣體進(jìn)行高靈敏度的檢測,從而有效解決了傳統(tǒng)傳感器難以檢測低濃度有害氣體的問題。這不僅提高了環(huán)境監(jiān)測的精度,也為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供了有力保障。其次,量子級聯(lián)激光器在醫(yī)療成像領(lǐng)域也展現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢。其高功率和高效率的特性,能夠提升成像系統(tǒng)的分辨率和信噪比,使得醫(yī)生能夠更清晰地觀察到組織和的狀態(tài)。這對于早期疾病的診斷和方案的制定具有重要意義,從而提高了患者的效率,降低了醫(yī)療成本。 云南新型QCL激光器定制提供從QCL光源、MCT探測器等模塊組件,再到激光氣體分析系統(tǒng)的全套解決方案。
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(qiáng)度比近紅外波段要大幾個量級。如:CH4在,理論檢測下限可達(dá);CO在,理論檢測可達(dá)。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)的發(fā)展,在中紅外波段進(jìn)***體分子的超高靈敏檢測技術(shù)有了長足的進(jìn)步。
分子紅外光譜與分子的結(jié)構(gòu)密切相關(guān),是研究表征分子結(jié)構(gòu)的一種有效手段,將一束不同波長的紅外射線照射到物質(zhì)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(jié)構(gòu)決定的獨有的紅外吸收光譜,可以采用與標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn))。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(jī)化合物在紅外光譜區(qū)均有吸收。除光學(xué)異構(gòu)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(jié)構(gòu)不同的兩個化合物,一定不會有相同的紅外光譜。通常紅外吸收帶的波長位置與吸收譜帶的強(qiáng)度,反映了分子結(jié)構(gòu)上的特點,可以用來鑒定未知物的結(jié)構(gòu)組成或其化學(xué)基團(tuán);而吸收譜帶的吸收強(qiáng)度與分子組成或化學(xué)基團(tuán)的含量有關(guān),可用以進(jìn)行定量分析和純度鑒定。由于紅外光譜分析特征性強(qiáng),氣體、液體、固體樣品都可測定,并具有用量少,分析速度快,不破壞樣品的特點。因此,紅外光譜法不僅與其它許多分析方法一樣,能進(jìn)行定性和定量分析,而且該法是鑒定化合物和測定分子結(jié)構(gòu)的**有用方法之一。 QCL則將范圍拓展到了中遠(yuǎn)紅外波段,使其在氣體檢測、空間通訊等方面得到了越來越多的應(yīng)用。
2002年之后,帶間級聯(lián)激光器在美國噴氣推進(jìn)實驗室(JPL)取得了更加快速的發(fā)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(xiàn)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(jìn)行火星的甲烷探測。2008年,美國海軍實驗室(NRL)經(jīng)過多年優(yōu)化和發(fā)展,終于實現(xiàn)了里程碑式的***臺室溫連續(xù)激射的帶間級聯(lián)激光器,連續(xù)波**高工作溫度可達(dá)319K,激射波長為μm。2011年,美國海軍實驗室在材料設(shè)計的基礎(chǔ)上,又進(jìn)一步提出了“載流子再平衡”的概念,解決了有源區(qū)中電子和空穴的數(shù)量不均等問題,通過改變電子注入?yún)^(qū)中的摻雜濃度,平衡有源區(qū)中過高的空穴濃度。之后,德國伍茲堡大學(xué)在“載流子再平衡”的基礎(chǔ)上,提出了短注入?yún)^(qū)的設(shè)計。2014年,美國海軍實驗室通過增加有源級聯(lián)區(qū)的周期數(shù)及分別限制層的厚度,進(jìn)一步提高了帶間級聯(lián)激光器的器件指標(biāo),其室溫連續(xù)輸出功率達(dá)592mW,輸出特性以及輸出波長如圖3和4所示。這也是目前帶間級聯(lián)激光器輸出功率的**高指標(biāo),并在2015年成功制作級聯(lián)數(shù)為10的帶間級聯(lián)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(xì)結(jié)構(gòu),因此在氣體檢測分辨率要高于其他檢測方法。上海CO2QCL激光器報價
中紅外QCL用于燃?xì)夤芫W(wǎng)巡檢中,解決巡檢效率低、氣體檢測準(zhǔn)確度低、受環(huán)境影響大、智能化程度低等問題。山西SF6QCL激光器
中遠(yuǎn)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,可以獲得氣體分子、原子光譜線中精細(xì)結(jié)構(gòu),因此基于量子級聯(lián)激光器的氣體檢測系統(tǒng)分辨率要遠(yuǎn)高于其他光譜檢測方法,而且系統(tǒng)中不需要分光器件,可以通過調(diào)諧QCL的波長,就可在光電探測器中直接得到其吸收光譜。2、QCL的光束質(zhì)量好,其出射光的發(fā)散角小,可以利用光的反射來設(shè)計光學(xué)長程池從而增加系統(tǒng)的吸收光程,進(jìn)而就可以提高系統(tǒng)的靈敏度,這對于低濃度的氣體檢測十分有效。 山西SF6QCL激光器