TDLAS氣體分析主流產品簡介（上）

本文主要介紹TDLAS技術優(you) 勢，以及常用於(yu) TDLAS分析係統的激光器，和海爾欣相關(guan) 科研級模塊產(chan) 品。

中紅外量子級聯激光器（QCL）是一種性能*的新型半導體(ti) 激光器，隨著QCL的發展，可調諧半導體(ti) 激光吸收光譜技術（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS）在痕量氣體(ti) 分析領域獲得了更廣泛的應用。相較於(yu) 傳(chuan) 統的非色散紅外光譜分析技術（NDIR），基於(yu) TDLAS技術的氣體(ti) 分析技術具有難以取代的優(you) 勢。

   目前市麵上的主流氣體(ti) 分析產(chan) 品多數采用NDIR技術，其缺點包含：

1. 複雜的采樣和預處理係統使得係統響應速度慢，難以滿足實時響應需求；

1. 受背景氣體（如水汽）的交叉幹擾嚴重，並且樣氣中的粉塵引起誤差，影響濃度測量準確度；
2. 單點采樣使得測量數據不具有代表性；
3. 易於發生漂移，降低數據可靠性，且因為需要經常標定，維護成本高。

TDLAS也是一種紅外吸收光譜技術，基本原理是通過分析光被氣體(ti) 的選擇性吸收，由吸收光譜反演獲得待測氣體(ti) 濃度。由於(yu) TDLAS技術采用了半導體(ti) 激光光源，光譜線寬遠小於(yu) 待測氣體(ti) 單根吸收譜線的線寬，頻率掃描範圍可避開其他氣體(ti) 吸收譜線，有效避免交叉幹擾。其優(you) 點如下：

1. 高靈敏度和高選擇性：可調諧半導體激光器的線寬低至10^-4波數(cm^-1)，而一般分子的吸收線的線寬在10^-2 cm^-1量級，將激光器的輸出波長調諧到選定的分子吸收峰中心頻率，可避開其他氣體組分的幹擾；

1. 響應快速：脈衝式的可調諧激光器的脈衝沿上升時間在納秒級別（10^-9 s），允許它們在很小的光譜範圍內進行掃描，在毫秒範圍內能對幾種波長進行掃描；
2. 相同樣氣多組分測量：可調諧激光器的波長覆蓋了大多數氣體的吸收峰，因而可以檢測的氣體種類多,隻要更換激光器，同樣的設備可以實現多種氣體監測；
3. 實現連續在線監測：傳統的檢測方法大都需要采樣及預處理過程，難以實現連續在線監測。TDLAS可以實現原位監測，無需任何預處理過程；
4. 實現區域監測：傳統的檢測方法由於單點采樣，數據可能不夠具有代表性，難以滿足區域內的監測要求。TDLAS技術結合開放式光路和長光程設計，可以反映幾百米，甚至幾千米區域內的氣體濃度信息；
5. 遠距離遙感：可調諧激光器很容易進行準直、聚焦等操作，並且紅外無需接觸測量，可實現遠距離遙感。

常用於(yu) TDLAS係統的激光器

TDLAS係統的主要部件為(wei) 可調諧半導體(ti) 激光器，以下介紹常見的可調諧半導體(ti) 激光器及其特性：

FP（Fabry-Perot Laser，法布裏-珀羅）激光器：輸出功率大（可達瓦級），一般為(wei) 多模輸出，且因為(wei) 光譜線寬較寬，難以滿足對精度要求高的痕量氣體(ti) 分析需求。

DFB（Distributed Feedback Laser，分布反饋式）激光器：輸出功率比FP激光器低很多（多幾十個(ge) 毫瓦），可以輸出較窄（0.01 nm量級）的光譜，並能夠通過溫度調諧提供有限的波長調諧（幾個(ge) 波數）。DFB激光器是目前市麵上TDLAS係統中常見的激光器，其輸出線寬小於(yu) 10MHz，而傳(chuan) 統NDIR紅外光源的線寬則達到數百GHz。

VCSEL（Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔麵發射）激光器：優(you) 點是線寬較窄（0.1 nm量級）且波長對溫度漂移較小，然而隻能實現從(cong) 0.760-2.4 μm之間的部分波長。

海爾欣與(yu) QCL和MCT芯片廠商合作，研發用於(yu) 工業(ye) 領域過程監控和氣體(ti) 傳(chuan) 感器件，包含激光器，探測器，驅動器，安裝座和信號處理模塊。若您處於(yu) 開發或研究的初期階段，我們(men) 同時也提供一係列激光安裝座和驅動器，長光程氣體(ti) 池，MCT探測器，TDLAS鎖相模塊。

海爾欣以瑞士Alpes公司，日本住友電工，美國Thorlabs和Adtech Photonics公司的分布反饋式量子級聯激光器（DFB-QCL）為(wei) 基礎元器件，通過相關(guan) 的封裝和準直工藝，整合成一整套量子級聯準直激光發射模塊。無論您需要連續輸出，脈衝(chong) 輸出，定製中心波長，寬調諧，線寬<5 MHz，輸出功率達到百毫瓦級，還是高性價(jia) 比的工業(ye) 批量器件，請與(yu) 我們(men) 聯係，我們(men) 將幫您選擇3到13 μm及以上的中紅外激光器。我們(men) 的激光發射器主要產(chan) 品為(wei) ：

QC-Qube^TM迷你全功能量子級聯激光發射單元（世界上較小的具備氣密，溫控，散熱，準直功能的中紅外激光器）

HPQCL-Q^TM標準中紅外量子級聯激光器（全功能且含共軸紅光，方便用戶觀察及調光）

HPQCL-H^TM工業(ye) 級HHL封裝量子級聯激光器（高性價(jia) 比，高可靠）