室温量子级联激光器红外发光

中红外光源的实用性总是受到结构、便携性和成本的限制。目前这类便携式激光器主要用于飞行器的红外对抗、污染检测的光谱设备、爆炸／有毒物质的痕量化学检测，以及医学诊断和外科手术。最近美国研究者报道了一种高效的室温中红外连续波量子级联激光器（QCL），结构紧凑、携带方便、成本低。     

脉冲式阵列量子级联激光器的气体检测仪

为了能够对多种混合气体进行精确的识别和浓度测量,根据被检测气体的红外光谱的吸收特性,利用阵列式量子级联激光器设计了高精度的气体检测仪。在激光器驱动电源的设计上采用了时分复用的方法,通过高速脉冲控制和分段拟合的方法实现了对电源输出的精准控制。同时,对红外探测器输出的微弱信号进行处理,大大提高了测量精度。测试结果表明：驱动电流的最大偏差仅为0.65 mA,稳定度优于4×10-5 A,并对四种气体在十个浓度等级上进行了测试,最大平均测量误差仅为0.80%。     

室温低阈值分布反馈量子级联激光器

报道了室温脉冲工作和低温下连续工作的分布反馈量子级联激光器(DFB-QCL),提出了一种新型波导和光栅制备技术,同时获得了合适的光耦合系数和低的波导损耗.利用这种方法研制出波长为7.7μm的分布反馈量子级联激光器.激光器可以在大的温度范围内(155～320K)实现单模激射,边模抑制比约30dB.DFB-QCL在室温脉冲工作时阈值电流密度为970A/cm2,峰值输出功率达到75mW.该激光器还可以在连续模式下工作,最高工作温度为130K.     

基于室温脉冲量子级联激光器的脉内光谱技术研究

介绍了基于量子级联激光器的脉内光谱技术,一个长激发脉冲应用在中心波长为7.85 μm脉冲量子级联激光器上,用于快速波长扫描,通过分析比较不同工作参数下的激光光谱信号,寻求最佳的激光器工作参数,并且在选定的工作参数下对目标气体的吸收谱线进行测量,得到了中心在1273.7 cm-1的N2O 吸收谱线.     

纳秒级红外量子级联激光器驱动电源的设计

为了使量子级联激光器(QCL)应用于中红外气体检测,设计了一种纳秒级脉冲型的QCL驱动电源。本系统基于压控恒流源的原理,以S3C2410A芯片为主处理器,实现周期、占空比、幅值均可调的驱动电流。硬件电路主要包括控制电路、脉冲调节电路和恒流源电路。同时具备延时软启动电路、过流保护电路、过压保护电路、静电防护电路等,以确保激光器的长期稳定工作。利用该驱动电源对中心波长为7.71μm的QCL进行驱动实验。结果表明,脉冲上升时间小于8ns,脉冲下降时间小于12ns,最大电流幅值3.3A,为QCL在红外气体检测应用中提供保证。     

高效率量子级联激光器

由于宽带宽光通信和光记录应用的需求,二极管激光器的商业用途在过去十年中极大地提高。电子和空穴被电力射入激活区,以发射光子复合,激光波长基本由激活区的带隙决定。这些激光器在光谱的近红外(08～16μｍ)和可见光区(包括蓝光)达到高效率。但由于缺乏合适的高质量小带隙半导体,它在中红外光谱带(2～20μｍ)有严重缺陷。与现在广泛用于通信和消费电子器件的短波长材料(ＡｌＧａＡｓ/ＧａＡｓ,ＩｎＰ/ＧａＩｎＡｓＰ)相比,这些材料(如铅盐)一般不够耐用,难于处理,可靠性较低。中红外光谱(图1)称作“分子足迹区”,该区气体有与分子振动相关…     

脉冲式DFB中红外量子级联激光器的气体检测系统

采用了脉冲式中红外分布反馈(DFB)量子级联激光器(QCL),其可调工作波长范围为1 248～1257 cm-1.在2.6 cm-1的可调光谱范围内,通过每个温度下的硫化氢光谱来描述QCL系统的温度调谐特性.利用所采集的标准具信号来校准频率,解析信号特性可得出系统的分辨率.采用直接光谱吸收技术,并结合系统中多反腔所提供...     

室温激射应变补偿5.5μm量子级联激光器

利用应变补偿和优化波导结构来提高量子级联激光器的性能,实现了波长为5.5μm量子级联激光器的室温激射.利用双晶X射线衍射实验对材料生长质量进行了检验.对于条宽为20μm,长为2mm的脊形波导激光器,室温最大输出功率为单腔面45mW.     

基于中红外量子级联激光器的SO2 和SO3 检测研究

二氧化硫 (SO2) 和三氧化硫 (SO3) 是工业废气排放中的重要物质, 对环境和人体健康危害很大, 但对于他们 在排放过程中的原位-在线测量一直是个挑战。采用可调谐二极管激光吸收光谱 (TDLAS) 技术, 基于 7.16 µm 量子级 联激光器 (QCL) 对 SO2 和 SO3 进行同时检测, 通过波长调制光谱技术提高测量系统的灵敏度和鲁棒性。在高温低压 条件下采用单光程-小体积的气体吸收池利用 TDLAS 同时测量 SO2 和 SO3 的吸收谱线, 测量的 SO2 和 SO3 的吸收 光谱充分分离, 从而确保了测量的准确性。同时, 修正了温度变化对 SO2 气体浓度测量的影响, 并提出了用已知浓度 的 SO2 来定标未知浓度的 SO3 气体。 Allan 方差分析表明, 在 34 s 的积分时间内, SO2 的最小检测限达到了1.98×10−6 cm3·cm−3, SO3 可探测的最低浓度为 1.575 ×10−6 cm3·cm−3。系统的上升响应时间约为 16 s, 下降响应时间约为 18 s。     

太赫兹量子级联激光器

太赫兹技术近年来发展迅速,应用越来越广泛,是当前的热门研究领域。太赫兹量子级联激光器是产生太赫兹辐射的重要器件,对太赫兹量子级联激光器的发展,以及有源区和波导层的设计等进行了详细讨论。     

中红外量子级联激光器的发射光谱测量

基于FTIR光谱仪建立了中红外半导体激光器发射光谱测量系统,并引入双调制技术改善了系统的性能。用此系统对中红外波段量子级联激光器的激射特性进行了测量,对有关测量结果进行了分析,并对系统应用中的有关问题进行了讨论。     

应变补偿InGaAs/InAlAs量子级联激光器

利用应变补偿的方法研制出激射波长 λ≈ 3.5— 3.7μm的量子级联激光器 .条宽 2 0 μm,腔长 1 .6mm的 Inx Ga1- x As/Iny Al1- y As量子级联激光器已实现室温准连续激射 .在最大输出功率处的准连续激射可持续 30 min以上 .     

基于发射光谱测量的中红外量子级联激光器热特性分析

基于不同脉冲工作条件下的激射光谱测量可以对激光器的一系列特性进行分析表征 ,为此建立了中红外激光器测量表征系统 ,其中包括引入双调制技术的 FTIR发射光谱测量系统和具有甚宽脉冲参数调节范围的 I-V、I-P测量系统 ,并通过计算机经由 GPIB总线进行控制 ,同时开发了相应的测量软件。利用此系统对采用气态源分子束外延技术生长的中红外波段 In Al As/In Ga As/In P量子级联激光器的热特性进行了测量分析 ,得出了器件的热阻参数 ,同时也对器件的激射温度范围、激射波长的温度特性、激射时的最高脉冲占空比、激射谱线宽度及其模式特征等一系列参数进行了测量 ,获得了有意义的结果。此测量系统在其他种类的中红外激光器测量上也有广泛用途     

量子级联激光器的发展及其应用

量子级联激光器作为新近出现的全固化小型理想中远红外激光源,引起了人们极大的兴趣,本文介绍了量子级联激光器的发展、应用状况及一些可能的应用范围。     

9.0μm GaAs基量子级联激光器的波导优化

通过转移矩阵法和有效折射率法计算了9.0μm GaAs基量子级联激光器波导的模式损耗和限制因子,从而对其波导结构进行优化.计算中考虑了各外延层的厚度、脊宽和腔长的影响.给出了在较低阈值下节约材料生长时间的各外延层厚度.     

9.0μm GaAs基量子级联激光器的波导优化

通过转移矩阵法和有效折射率法计算了9．0μm GaAs基量子级联激光器波导的模式损耗和限制因子，从而对其波导结构进行优化．计算中考虑了各外延层的厚度、脊宽和腔长的影响．给出了在较低阈值下节约材料生长时间的各外延层厚度．     

基于GaInAs/AlInAs中红外量子级联激光器的自洽电子子带能级结构研究

中红外(Mid-infrared, MIR)量子级联激光器(Quantum Cascade Laser, QCL）已被广泛应用于定向红外对抗、自由空间光通信、痕量气体传感等重要领域。利用Nextnano++软件进一步完善了自洽计算基于MIR QCL器件的薛定谔方程和泊松方程的理论方法。针对InP衬底上生长的GaInAs/AlInAs多量子阱MIR QCL器件,研究了四能级双声子共振QCL结构中有源区的电子子带能级结构,并对这些子带能级随器件工作温度、驱动电场、注入区掺杂浓度等变化的规律进行了系统研究,获得了与实验结果一致的理论结果。此工作为MIR QCL器件的生长和制备提供了理论设计和研究方法,为了解器件工作条件提供了理论预期,也为进一步提高MIR QCL的发光功率和效率提供了理论研究支撑。     

基于中红外DFB-ICL的氨气传感器设计

氨气是主要恶臭物质之一,为了实现工业环境污染源中氨气排放的连续监测,研制了中红外激光气体传感器,与传统近红外氨气传感器受干扰气体影响较大不同的是,该传感器采用中红外分布反馈结构的带间级联激光器(distributed feedback inter-band cascade laser, DFB-ICL)为光源,工作波长在3 μm附近,避免了水和CO2干扰气体的影响,同时以空芯光波导（芯径1 mm、长度5 m）做气体池,采用自制多通道数字锁相放大器,同时解调1f和2f谐波信号,实现免校准测量,获得了传感器的梯度实验结果,线性度高达0.99917,不确定度高达0.9%。Allan方差评价结果显示其稳定性非常出色,在最佳积分时间167 s时,本传感器的检测限低至9.7 ppb。