常見的溫室氣體光譜學(xué)檢測技術(shù)主要包括非分散紅外光譜技術(shù)（NDIR）、傅立葉變換光譜技術(shù)（FTIR）、差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)（DOAS）、差分吸收激光雷達技術(shù)（DIAL）、可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)（TDLAS）、離軸積分腔輸出光譜技術(shù)（OA-ICOS）、光腔衰蕩光譜技術(shù)（CRDS）、激光外差光譜技術(shù)（LHS）、空間外差光譜技術(shù)（SHS）等。其中，NDIR技術(shù)利用氣體分子對寬帶紅外光的吸收光譜強度與濃度成正比的關(guān)系，進行溫室氣體反演，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本低廉等優(yōu)點，但儀器的光譜分辨率和檢測靈敏度較低。FTIR技術(shù)通過測量紅外光的干涉圖，并對干涉圖進行傅立葉積分變換，從而獲得被測氣體紅外吸收光譜，能夠?qū)崿F(xiàn)多種組分同時監(jiān)測，適用于溫室氣體的本底、廓線和時空變化測量及其同位素探測，儀器系統(tǒng)較為復(fù)雜，價格比較昂貴。DOAS也是一種寬帶光譜檢測技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)多氣體組分探測，儀器光譜分辨率較低，易受水汽和氣溶膠的影響。DIAL技術(shù)是一種利用氣體分子后向散射效應(yīng)對氣體遙感探測的光譜技術(shù)，具有高精度、遠距離、高空間分辨等優(yōu)點，系統(tǒng)較為復(fù)雜，成本較高。TDLAS技術(shù)利用窄線寬的可調(diào)諧激光光源，完整地掃描到氣體分子的一條或幾條吸收譜線?？烧{(diào)諧激光器的廣波長調(diào)諧能力和高精度控制特性，使其在多個領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。遼寧標準QCL激光器加工

    作為半導(dǎo)體激光技術(shù)發(fā)展的里程碑，量子級聯(lián)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(dǎo)體激光器的實現(xiàn)成為可能，為氣體分析等中紅外應(yīng)用提供了新型光源，因此QCL日益受到關(guān)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(yīng)用，使得它的優(yōu)勢和潛力被更多的認識和挖掘。中遠紅外量子級聯(lián)激光器（QCL）眾所周知，QCL屬于新一代半導(dǎo)體激光器，它的特性不同于傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器。用中科院半導(dǎo)體所劉峰奇研究員的“兩層含義”解釋，應(yīng)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(dǎo)體異質(zhì)結(jié)超薄層構(gòu)成，利用量子限制效應(yīng)，通過調(diào)節(jié)每層材料的厚度和子帶間距，從而調(diào)節(jié)波長；其次是級聯(lián)含義，它的有源區(qū)由多級耦合量子阱串接組成，可實現(xiàn)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(dǎo)體激光器是利用電子空穴對的復(fù)合發(fā)射光子，這是普通激光器不具備的一個性能。 湖南國產(chǎn)QCL激光器封裝量子級聯(lián)激光器窄線寬，可以獲得氣體分子、原子光譜線精細結(jié)構(gòu)，因此在氣體檢測分辨率要高于其他檢測方法。

    TDLAS能實現(xiàn)"原位、連續(xù)、實時測量"，環(huán)境適應(yīng)力強，易于設(shè)備的小型化。因此可以掙脫實驗室的束縛，在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中大展拳腳。比如大氣環(huán)境在線監(jiān)測、發(fā)動機效率檢測、汽車尾氣測量、工業(yè)過程氣體實時監(jiān)測等等。TDLAS利用半導(dǎo)體激光器的波長調(diào)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(shù)簡單來說就是這些氣體"分子指紋"的識別系統(tǒng)，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(guān)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(xiàn)性能優(yōu)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(tǒng)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(shù)具有高靈敏度、高光譜分辨率、快速響應(yīng)等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于氣體的痕量探測。利用氣體吸收譜線隨溫度、氣壓等因素變化的特性，該技術(shù)可實現(xiàn)對氣體體系溫度、濃度、速度和流量等參數(shù)的測量。無干擾、**、可小型化等是TDLAS技術(shù)的主要優(yōu)點。我們致力于發(fā)展高速（微秒級）、高靈敏（ppb級）、可攜帶式的基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的氣體測量技術(shù)方法，拓展在航空航天、石油化工和燃燒等領(lǐng)域的應(yīng)用。調(diào)諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）是激光氣體分析儀**常用的技術(shù)之一。其工作原理如下：激光光源：使用調(diào)諧半導(dǎo)體激光器作為光源，能夠在特定的窄波段范圍內(nèi)快速調(diào)諧激光波長，精確匹配待測氣體的吸收峰。氣體吸收過程：激光器發(fā)射的窄帶單色激光穿過待測氣體樣品。由于特定氣體分子在特定波長處具有吸收峰，部分激光能量被吸收，導(dǎo)致光強度減弱。探測器測量：激光通過氣體后，剩余的激光光強被探測器接收。探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，測量激光強度的衰減。信號處理與濃度計算：分析儀通過計算吸收光譜的強度和形狀，使用朗伯-比爾定律（Beer-LambertLaw）來推導(dǎo)出氣體的濃度。TDLAS技術(shù)的高分辨率和高靈敏度使其能夠準確檢測低濃度的氣體。 DFB激光器能避免其他背景氣體的交叉干擾，使檢測系統(tǒng)具有較好的測量精度。

    TDLAS（TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy）技術(shù)利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的特性，通過調(diào)制激光器的波長，使其掃描被測氣體分子的吸收峰，從而實現(xiàn)對氣體分子濃度的測量。該技術(shù)通過紅外吸收來測量激光通過被測氣體時被吸收的數(shù)量，具有高精度和無接觸的特點。調(diào)諧半導(dǎo)體吸收光譜（TDLAS）技術(shù)是激光吸收光譜（LAS）技術(shù)的一種。根據(jù)激光器的不同驅(qū)動形式，激光吸收光譜（LAS）技術(shù)可以分為：直接吸收法和調(diào)制吸收法。這兩種技術(shù)各有優(yōu)缺點：直接吸收法：需要鎖定激光器驅(qū)動電流，不需加載2f諧波信號，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但容易受干擾，尤其是低頻干擾，所以靈敏度相對低些。調(diào)制吸收法：需要給到激光器鋸齒波驅(qū)動電流信號，同時需要加載2f諧波信號到驅(qū)動電流上，結(jié)構(gòu)會相對復(fù)雜一些，成本要比直接吸收法高一些，但是靈敏度高，能夠避開低頻干擾。其中又進一步分為波長調(diào)制類和頻率調(diào)制類，波長調(diào)制類需要更大的調(diào)諧范圍，頻率調(diào)制類需要很高的掃描頻率和調(diào)制頻率，技術(shù)復(fù)雜，靈敏度更高。 基于光譜學(xué)原理的氣體檢測，有非接觸、快響應(yīng)、高靈敏、大范圍監(jiān)測等優(yōu)點，是溫室氣體監(jiān)測技術(shù)的主流方向。遼寧標準QCL激光器加工

QCL在高靈敏檢測方面具備天然的優(yōu)勢，可能成為呼吸氣體分析技術(shù)領(lǐng)域瓶頸的可靠解決方案。遼寧標準QCL激光器加工

    中遠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、**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。 遼寧標準QCL激光器加工