一、TDLAS系統(tǒng)介紹
TDLAS是Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy的簡(jiǎn)稱(chēng)，該技術(shù)主要是利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的窄線寬和波長(zhǎng)隨注入電流改變的特性實(shí)現(xiàn)對(duì)分子的單個(gè)或幾個(gè)距離很近很難分辨的吸收線進(jìn)行測(cè)量，從而通過(guò)分析光被氣體的選擇性吸收特性，由吸收光譜反演獲得待測(cè)氣體濃度。
二、QCL量子級(jí)聯(lián)激光器
量子級(jí)聯(lián)激光器(quantum cascade lasers, QCLs)是基于電子在半導(dǎo)體量子阱中導(dǎo)帶子帶間躍遷和聲子輔助共振隧穿原理的新型單極半導(dǎo)體器件。不同于傳統(tǒng)p-n結(jié)型半導(dǎo)體激光器的電子-空穴復(fù)合受激輻射機(jī)制，QCL受激輻射過(guò)程只有電子參與，激射波長(zhǎng)的選擇可通過(guò)有源區(qū)的勢(shì)阱和勢(shì)壘的能帶裁剪實(shí)現(xiàn)。
中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL）是一種性能*的新型半導(dǎo)體激光器，具有寬波長(zhǎng)范圍，體積小，單級(jí)型結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢(shì)，隨著QCL的發(fā)展，QCL在氣體檢測(cè)、空間通訊、紅外對(duì)抗、太赫茲成像等方面有著很多重要的應(yīng)用。
我們的9.68um QCL量子級(jí)聯(lián)激光器臺(tái)式光源輸出功率高，超過(guò)100nm 的可調(diào)諧范圍，輸出功率大于 100mw 滿足客戶測(cè)試的工業(yè)需求。我們的激光器內(nèi)置 Znse 準(zhǔn)直鏡，輸出功率、溫度和波長(zhǎng)穩(wěn)定性*。
光譜圖
三、QCL的TDLAS系統(tǒng)
很多氣體的特征吸收峰都在中紅外波段，如NO、CO、CO2、NH3、SO2、SO3等，如下圖：
所以基于QCL的氣體檢測(cè)系統(tǒng)是QCL最重要的應(yīng)用之一，原理示意圖如下：
四、實(shí)驗(yàn)測(cè)試
連接步驟：
1，9.68umQCL量子級(jí)聯(lián)激光器連接電源，USB線； 2，激光器準(zhǔn)直輸出，對(duì)準(zhǔn)5米氣室的激光輸入端； 3，5米氣室的激光輸出端對(duì)準(zhǔn)接入MCT探測(cè)器； 4，MCT探測(cè)器的輸出連接激光器控制盒的前置放大端； 5，激光器控制盒的觸發(fā)端連接示波器通道1，模擬輸出端連接示波器通道2； 6，打開(kāi)激光器，調(diào)節(jié)電流和溫度，通過(guò)調(diào)節(jié)軟件參數(shù)，在示波器上看水分子的二次諧波吸收譜線。
過(guò)程分析：
通過(guò)軟件對(duì)溫度和電流進(jìn)行精確控制。驅(qū)動(dòng)電路提供低頻三角波掃描電壓，使激光器實(shí)現(xiàn)一定波長(zhǎng)范圍的掃描，輸出波長(zhǎng)覆蓋氣體的吸收峰。鎖相放大器提供高頻正弦調(diào)制信號(hào)，使激光器輸出頻率得到調(diào)制。
激光器發(fā)出的光，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡變?yōu)闇?zhǔn)直光，進(jìn)入到5米中紅外氣室，之后由光電探測(cè)器接收轉(zhuǎn)換為電流。再由前置放大器放大之后經(jīng)過(guò)鎖相放大器解調(diào)輸出二次諧波信號(hào)，通過(guò)示波器我們可以觀察二次諧波信號(hào)。我們可以根據(jù)激光器的波長(zhǎng)特性和氣體吸收譜線來(lái)確定氣體最高的吸收峰，并通過(guò)調(diào)制各項(xiàng)參數(shù)使二次諧波波形*。
根據(jù)9.68umQCL 的波長(zhǎng)調(diào)諧曲線，我們通過(guò)查詢Hitran數(shù)據(jù)庫(kù)得到，在9.6834um處有一個(gè)吸收峰，如下圖所示：
測(cè)試結(jié)果：
二次諧波幅值
軟件參數(shù)界面
測(cè)試結(jié)論：
我們的測(cè)試結(jié)果正好和數(shù)據(jù)庫(kù)相符合。而且在水分子的吸收強(qiáng)度約為1.2e-6這么弱的強(qiáng)度下，測(cè)得的二次諧波幅值為600mw,充分驗(yàn)證了QCL量子級(jí)聯(lián)激光器在氣體檢測(cè)方面的高靈敏度和指紋特性。
五、產(chǎn)品應(yīng)用
1，NF3氣體測(cè)試分析 2，中紅外氣體分析 3，中紅外激光光源 
NF3氣體吸收譜線
六、相關(guān)產(chǎn)品介紹
9.68umQCL (4-12umQCL可定制） |
| QCL9680-9.68um高功耗臺(tái)式DFB-QCL中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器是筱曉開(kāi)發(fā)出的中紅外測(cè)試激光光源，大氣窗口低損耗有利于空間光通訊測(cè)試研究。 我們的臺(tái)式光源功率高，不需要ITAR審核，是目前商用中紅外測(cè)試光源的第一選擇。超過(guò)100nm的可調(diào)諧范圍，輸出功率大于100mw滿足客戶測(cè)試的工業(yè)需求。 我們的激光器內(nèi)置Znse準(zhǔn)直鏡，輸出功率、溫度和波長(zhǎng)穩(wěn)定性*，比傳統(tǒng)大功耗的量子級(jí)聯(lián)激光器的穩(wěn)定性高出好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。 |
5米長(zhǎng)光程小型化Mini中紅外氣體吸收池 |
| HC-5-MIR 5米長(zhǎng)光程氣體吸收池可應(yīng)用于光譜分析檢測(cè)，堅(jiān)固，緊湊的氣室采用了中空光纖盤(pán)繞，其排列非常簡(jiǎn)單。在中空纖維中， 探測(cè)光束和分析物重疊，從而實(shí)現(xiàn)了靈敏的激光吸收光譜，并以最小的樣品量進(jìn)行痕量氣體和同位素分析。 |
中紅外5米光程簡(jiǎn)波寬帶氣室 |
| LD-PD簡(jiǎn)波寬帶氣室主要針對(duì)紅外傅里葉等光譜技術(shù)應(yīng)用。氣室結(jié)構(gòu)采用簡(jiǎn)波氣室結(jié)構(gòu)，探測(cè)光為中遠(yuǎn)紅外非相干光源， 針對(duì)高溫和耐腐蝕需要，以方便被測(cè)氣體的測(cè)量，開(kāi)發(fā)了主體和光學(xué)組件均采用經(jīng)過(guò)防腐蝕處理的特殊金屬材料，可以在濕熱腐蝕氣體條件下長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠工作。 |
2-12μm碲鎘汞(MCT)中紅外光電探測(cè)器 |
| MCT-12-4TE放大探測(cè)器是一種熱電冷卻光電導(dǎo)HgCdTe(碲鎘汞，MCT)探測(cè)器。這種材料對(duì)2.0到12 μm的中紅外光譜波段光波敏感。 半導(dǎo)體制冷片(TEC)采用一個(gè)熱敏電阻反饋電路對(duì)探測(cè)器元件的溫度控制在-30 °C，從而將熱變化對(duì)輸出信號(hào)的影響最小化。 |
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