常見的溫室氣體光譜學檢測技術主要包括非分散紅外光譜技術（NDIR）、傅立葉變換光譜技術（FTIR）、差分光學吸收光譜技術（DOAS）、差分吸收激光雷達技術（DIAL）、可調諧半導體激光吸收光譜技術（TDLAS）、離軸積分腔輸出光譜技術（OA-ICOS）、光腔衰蕩光譜技術（CRDS）、激光外差光譜技術（LHS）、空間外差光譜技術（SHS）等。其中，NDIR技術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系，進行溫室氣體反演，具有結構簡單、操作方便、成本低廉等優點，但儀器的光譜分辨率和檢測靈敏度較低。FTIR技術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，能夠實現多種組分同時監測，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，儀器系統較為復雜，價格比較昂貴。DOAS也是一種寬帶光譜檢測技術，能夠實現多氣體組分探測，儀器光譜分辨率較低，易受水汽和氣溶膠的影響。DIAL技術是一種利用氣體分子后向散射效應對氣體遙感探測的光譜技術，具有高精度、遠距離、高空間分辨等優點，系統較為復雜，成本較高。TDLAS技術利用窄線寬的可調諧激光光源，完整地掃描到氣體分子的一條或幾條吸收譜線。可調諧激光器的廣波長調諧能力和高精度控制特性，使其在多個領域具有巨大的應用潛力。遼寧標準QCL激光器加工

    作為半導體激光技術發展的里程碑，量子級聯激光器（QCL）使中遠紅外波段高可靠、高功率和高特征溫度半導體激光器的實現成為可能，為氣體分析等中紅外應用提供了新型光源，因此QCL日益受到關注。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用，使得它的優勢和潛力被更多的認識和挖掘。中遠紅外量子級聯激光器（QCL）眾所周知，QCL屬于新一代半導體激光器，它的特性不同于傳統半導體激光器。用中科院半導體所劉峰奇研究員的“兩層含義”解釋，應該更加形象。首先是量子含義，是指激光器由納米級厚度的半導體異質結超薄層構成，利用量子限制效應，通過調節每層材料的厚度和子帶間距，從而調節波長；其次是級聯含義，它的有源區由多級耦合量子阱串接組成，可實現單電子注入的倍增光子輸出，可望獲得大功率，而普通的半導體激光器是利用電子空穴對的復合發射光子，這是普通激光器不具備的一個性能。 湖南國產QCL激光器封裝量子級聯激光器窄線寬，可以獲得氣體分子、原子光譜線精細結構，因此在氣體檢測分辨率要高于其他檢測方法。

    TDLAS能實現"原位、連續、實時測量"，環境適應力強，易于設備的小型化。因此可以掙脫實驗室的束縛，在產業應用中大展拳腳。比如大氣環境在線監測、發動機效率檢測、汽車尾氣測量、工業過程氣體實時監測等等。TDLAS利用半導體激光器的波長調諧特性，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技術簡單來說就是這些氣體"分子指紋"的識別系統，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，則可展現性能優勢。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技術具有高靈敏度、高光譜分辨率、快速響應等優點，廣泛應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，該技術可實現對氣體體系溫度、濃度、速度和流量等參數的測量。無干擾、**、可小型化等是TDLAS技術的主要優點。我們致力于發展高速（微秒級）、高靈敏（ppb級）、可攜帶式的基于可調諧半導體激光器的氣體測量技術方法，拓展在航空航天、石油化工和燃燒等領域的應用。調諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）是激光氣體分析儀**常用的技術之一。其工作原理如下：激光光源：使用調諧半導體激光器作為光源，能夠在特定的窄波段范圍內快速調諧激光波長，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）來推導出氣體的濃度。TDLAS技術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，使檢測系統具有較好的測量精度。

    TDLAS（TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy）技術利用可調諧半導體激光器的特性，通過調制激光器的波長，使其掃描被測氣體分子的吸收峰，從而實現對氣體分子濃度的測量。該技術通過紅外吸收來測量激光通過被測氣體時被吸收的數量，具有高精度和無接觸的特點。調諧半導體吸收光譜（TDLAS）技術是激光吸收光譜（LAS）技術的一種。根據激光器的不同驅動形式，激光吸收光譜（LAS）技術可以分為：直接吸收法和調制吸收法。這兩種技術各有優缺點：直接吸收法：需要鎖定激光器驅動電流，不需加載2f諧波信號，結構簡單，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。調制吸收法：需要給到激光器鋸齒波驅動電流信號，同時需要加載2f諧波信號到驅動電流上，結構會相對復雜一些，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制類和頻率調制類，波長調制類需要更大的調諧范圍，頻率調制類需要很高的掃描頻率和調制頻率，技術復雜，靈敏度更高。 基于光譜學原理的氣體檢測，有非接觸、快響應、高靈敏、大范圍監測等優點，是溫室氣體監測技術的主流方向。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勢，可能成為呼吸氣體分析技術領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，具有體積小、檢測速度快、精確度高等特點，可以廣泛的應用在環境檢測、痕量氣體檢測、**診斷等方面，基于QCL的氣體檢測系統是QCL重要的應用之一，如氣體檢測系統如圖5。相比于傳統的氣體檢測技術（電化學檢測、氣相色譜分析、紅外LED），量子級聯激光器在氣體檢測的優勢如下：1、量子級聯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構，因此基于量子級聯激光器的氣體檢測系統分辨率要遠高于其他光譜檢測方法，而且系統中不需要分光器件，可以通過調諧QCL的波長，就可在光電探測器中直接得到其吸收光譜。2、QCL的光束質量好，其出射光的發散角小，可以利用光的反射來設計光學長程池從而增加系統的吸收光程，進而就可以提高系統的靈敏度，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