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）。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。 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等優點。重慶氣體檢測QCL激光器

    近年來，激光技術的快速發展為各行業帶來了前所未有的機遇。作為激光領域的一項重大突破，量子級聯激光驅動器的問世，將為用戶解決一系列實際問題，推動高科技產品的創新與應用。量子級聯激光驅動器是一種新型激光器，能夠在更的波長范圍內輸出高效激光，相比傳統激光器，其能量轉換效率更高，體積更小，且具備更強的穩定性。這些優勢使得量子級聯激光驅動器在多個應用領域展現出廣闊的前景。首先，在通信領域，量子級聯激光驅動器能夠有效提升數據傳輸速率和可靠性。隨著5G和未來6G網絡的發展，對高速數據傳輸的需求日益增加。量子級聯激光驅動器的高頻率輸出能力，為光纖通信提供了強有力的支持，幫助運營商實現更低延遲和更高帶寬的網絡服務。其次，在**領域，量子級聯激光驅動器的高精度激光輸出使得其在**成像和中具有重要應用潛力。通過高分辨率成像，醫生能夠更有效地進行疾病的早期診斷，尤其是在檢測和眼科方面，量子級聯激光驅動器為患者帶來了更精細的方案，極大提升了效果。 西藏標準QCL激光器在材料科學領域，可調諧激光器可以用于精確控制材料的加工和改性過程。

    波長覆蓋范圍寬量子級聯激光器從波長設計原理上與常規半導體激光器不同，常規半導體激光器的激射波長受限于材料自身的禁帶寬度，而QCL的激射波長是由導帶中子帶間的能級間距決定的，可以通過調節量子阱/壘層的厚度改變子帶間的能級間距，從而改變QCL的激射波長。從理論上講，QCL可以覆蓋中遠紅外到THz波段。[2]單個激光器激射波長連續可調諧對于各種氣體的檢測，需要激光器的波長精確平滑地從一個波長調諧到另一個波長。對于特定氣體的檢測，波長更需要精確的調節以匹配其吸收線，也稱為分子“指紋”。另外，通過波長調節以匹配氣體的第二條吸收線，可以用來作為條吸收線是否正確的判斷標準。單個激光器的激射波長可以通過改變溫度和工作電流進行調諧，已有技術通過改變激光器的工作溫度，得到波長9μm激光器中心頻率，約為10cm-1。而使用外置光柵，可以得到更寬的波長調諧范圍。

    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。因此可以掙脫實驗室的束縛，在產業應用中大展拳腳。比如大氣環境在線監測、發動機效率檢測、汽車尾氣測量、工業過程氣體實時監測等等。TDLAS利用半導體激光器的波長調諧特性，可獲得被選定的待測氣體特征吸收峰的吸收光譜，從而對氣體定性或者定量的分析。每種氣體分子的吸收峰受其他氣體吸收干擾很小，所以也稱之為"分子的指紋峰"TDLAS技術簡單來說就是這些氣體"分子指紋"的識別系統，具有很強的選擇性。此外，TDLAS的檢測靈敏度也是較高的，不過檢出限能達到怎樣的量級，就和所用光源有著很大的關系。常見的污染氣體的"指紋峰"主要集中在4μm-10μm，基本是中紅外的天下，所以，作為中紅外激光光源的QCL，則可展現性能優勢。再加之高輸出功率，檢出限可達到ppb，甚至ppt級別。這比傳統的近紅外光源所能達到的水平，整整高出了3~6個量級。 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。

    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；其次是級聯含義，它的有源區由多級耦合量子阱串接組成，可實現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射光子，這是普通激光器不具備的一個性能。 基于 TDLAS 技術的無創檢測方法，且效果明顯。北京新型QCL激光器定制

紅外氣體傳感器是通過測量被測氣體在特定的紅外波段吸收了多少光的能量來計算濃度的。重慶氣體檢測QCL激光器

    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在過去的20年取得了迅猛發展。其中，有兩個里程碑，一個是1997年室溫工作的分布反饋量子級聯激光器（DFB-QCL）的研制成功，實現了波長為μm和8μm的DFB-QCL的室溫工作，其中μm的激光器300K時峰值功率為60mW；另一個是2002年實現了波長為μm量子級聯激光器的室溫連續工作，器件在292K時輸出功率為17mW，比較高連續工作溫度為321K。 重慶氣體檢測QCL激光器

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