一、TDLAS系統(tǒng)介紹
TDLAS是Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy的簡稱，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隨注入電流改變的特性實現(xiàn)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，從而通過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氣體濃度。
二、QCL量子級聯(lián)激光器
量子級聯(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)合受激輻射機制，QCL受激輻射過程只有電子參與，激射波長的選擇可通過有源區(qū)的勢阱和勢壘的能帶裁剪實現(xiàn)。
中紅外量子級聯(lián)激光器（QCL）是一種性能*的新型半導(dǎo)體激光器，具有寬波長范圍，體積小，單級型結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢，隨著QCL的發(fā)展，QCL在氣體檢測、空間通訊、紅外對抗、太赫茲成像等方面有著很多重要的應(yīng)用。
我們的9.68um QCL量子級聯(lián)激光器臺式光源輸出功率高，超過100nm 的可調(diào)諧范圍，輸出功率大于 100mw 滿足客戶測試的工業(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的氣體檢測系統(tǒng)是QCL最重要的應(yīng)用之一，原理示意圖如下：
四、實驗測試
連接步驟：
1，9.68umQCL量子級聯(lián)激光器連接電源，USB線； 2，激光器準(zhǔn)直輸出，對準(zhǔn)5米氣室的激光輸入端； 3，5米氣室的激光輸出端對準(zhǔn)接入MCT探測器； 4，MCT探測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，打開激光器，調(diào)節(jié)電流和溫度，通過調(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。
過程分析：
通過軟件對溫度和電流進行精確控制。驅(qū)動電路提供低頻三角波掃描電壓，使激光器實現(xiàn)一定波長范圍的掃描，輸出波長覆蓋氣體的吸收峰。鎖相放大器提供高頻正弦調(diào)制信號，使激光器輸出頻率得到調(diào)制。
激光器發(fā)出的光，經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡變?yōu)闇?zhǔn)直光，進入到5米中紅外氣室，之后由光電探測器接收轉(zhuǎn)換為電流。再由前置放大器放大之后經(jīng)過鎖相放大器解調(diào)輸出二次諧波信號，通過示波器我們可以觀察二次諧波信號。我們可以根據(jù)激光器的波長特性和氣體吸收譜線來確定氣體最高的吸收峰，并通過調(diào)制各項參數(shù)使二次諧波波形*。
根據(jù)9.68umQCL 的波長調(diào)諧曲線，我們通過查詢Hitran數(shù)據(jù)庫得到，在9.6834um處有一個吸收峰，如下圖所示：
測試結(jié)果：
二次諧波幅值
軟件參數(shù)界面
測試結(jié)論：
我們的測試結(jié)果正好和數(shù)據(jù)庫相符合。而且在水分子的吸收強度約為1.2e-6這么弱的強度下，測得的二次諧波幅值為600mw,充分驗證了QCL量子級聯(lián)激光器在氣體檢測方面的高靈敏度和指紋特性。
五、產(chǎn)品應(yīng)用
1，NF3氣體測試分析 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高功耗臺式DFB-QCL中紅外量子級聯(lián)激光器是筱曉開發(fā)出的中紅外測試激光光源，大氣窗口低損耗有利于空間光通訊測試研究。 我們的臺式光源功率高，不需要ITAR審核，是目前商用中紅外測試光源的第一選擇。超過100nm的可調(diào)諧范圍，輸出功率大于100mw滿足客戶測試的工業(yè)需求。 我們的激光器內(nèi)置Znse準(zhǔn)直鏡，輸出功率、溫度和波長穩(wěn)定性*，比傳統(tǒng)大功耗的量子級聯(lián)激光器的穩(wěn)定性高出好幾個數(shù)量級。 |
5米長光程小型化Mini中紅外氣體吸收池 |
| HC-5-MIR 5米長光程氣體吸收池可應(yīng)用于光譜分析檢測，堅固，緊湊的氣室采用了中空光纖盤繞，其排列非常簡單。在中空纖維中， 探測光束和分析物重疊，從而實現(xiàn)了靈敏的激光吸收光譜，并以最小的樣品量進行痕量氣體和同位素分析。 |
中紅外5米光程簡波寬帶氣室 |
| LD-PD簡波寬帶氣室主要針對紅外傅里葉等光譜技術(shù)應(yīng)用。氣室結(jié)構(gòu)采用簡波氣室結(jié)構(gòu)，探測光為中遠(yuǎn)紅外非相干光源， 針對高溫和耐腐蝕需要，以方便被測氣體的測量，開發(fā)了主體和光學(xué)組件均采用經(jīng)過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期穩(wěn)定可靠工作。 |
2-12μm碲鎘汞(MCT)中紅外光電探測器 |
| MCT-12-4TE放大探測器是一種熱電冷卻光電導(dǎo)HgCdTe(碲鎘汞，MCT)探測器。這種材料對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)采用一個熱敏電阻反饋電路對探測器元件的溫度控制在-30 °C，從而將熱變化對輸出信號的影響最小化。 |
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