中红外量子级联激光器 - 产品信息 - 相关知识

2025-01-10 17:05:48中红外量子级联激光器: 中红外量子级联激光器是一种基于量子级联效应的中红外波段激光器。它利用半导体材料中的子带跃迁，通过多级级联结构实现激光发射。该激光器具有波长可调谐、输出功率高、单色性好等优点，在中红外光谱分析、气体检测、环境监测等领域有广泛应用。其工作原理复杂，涉及量子物理和半导体物理等多个学科，是当代光电子领域的重要研究成果之一。

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中红外量子级联激光器资讯

筱晓光子小科普①——中红外量子级联激光器

量子级联激光器的工作原理与通常的半导体激光器截然不同，它打破了传统p-n结型半导体激光器的电子-空穴复合受激辐射机制，其发光波长由半导体能隙来决定。

筱晓（上海）光子技术有限公司 636
2022-09-03
中红外量子级联激光器
中红外量子级联激光器波长测试实验-筱晓光子实验小分享②

量子级联激光器(Quantum Cascade Laser) 是一种能够发射光谱在中红外和远红外频段激光的半导体激光器。

筱晓（上海）光子技术有限公司 402
2022-09-11
中红外量子级联激光器
7.4um中红外量子级联激光器测甲烷浓度——筱晓光子小科普②

波长调制技术的关键是激光器的调谐波段的确定以及波长调谐特性，激光器的特性直接可以决定检测气体的种类以及检测系统的精度和应用领域。

筱晓（上海）光子技术有限公司 447
2022-09-04
波长调制技术激光器 7.4um中红外量子级联激光器中红外光电探测器

中红外量子级联激光器产品

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: 7.42um 低功耗台式DFB-QCL中红外量子级联激光器 10mW; 国内上海; 面议; 筱晓（上海）光子技术有限公司
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: 10.26um高功耗台式DFB-QCL中红外量子级联激光器; 国内上海; 面议; 筱晓（上海）光子技术有限公司
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: 7.2um低功耗台式DFB-QCL中红外量子级联激光器（台式光源）; 国内上海; 面议; 筱晓（上海）光子技术有限公司
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: 10.56um 高功耗台式DFB-QCL中红外量子级联激光器100mW; 国内上海; 面议; 筱晓（上海）光子技术有限公司
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: 12.15um 高功耗台式DFB-QCL中红外量子级联激光器 20mW; 国内上海; 面议; 筱晓（上海）光子技术有限公司
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中红外量子级联激光器问答

2022-03-03 09:27:26滨松成功开发出频率可变范围在0.42~2THz量子级联激光器模块: 我们通过分析太赫兹波（※1）的产生原理、提高量子级联激光器（以下简称QCL，Quantum Cascade Laser ※2）输出功率，同时利用滨松自主的光学设计技术，加上高效的外部谐振器（※3），成功开发出了可在0.42~2太赫兹（下简称THz，T为1万亿）范围内产生任意频率THz波的QCL模块。本研究成果实现了仅用一个（QCL）模块通过切换频率产生窄带太赫兹波。通过该项应用，可以提高含有可被太赫兹波吸收的药物成分、食品和半导体材料的质量评估和无损检测，以及高分子聚合物材料的识别等的准确性。此外，因为在实现超高速的无线通信中需要利用太赫兹波的特性，我们也期待此模块作为创新型的核心器件应用在未来超高速无线通信中。本次研究成果已刊登在2月22日（星期二）发表在Optica Publishing Group出版的“Photonics Research（光子学研究）”电子版上。此研究的一部分受总务省“战略信息和通信研究与发展促进项目(SCOPE)”委托（受理号JP195006001）。※1 太赫兹波：频率约为1THz的电磁波，具有介于无线电波和光之间的特性。※2 QCL：通过在发光层中使用特殊结构，使之与传统激光器不同，实现在从中红外到远红外的波长区域输出高功率的半导体光源。※3 外部谐振器：在半导体激光器外部设置衍射光栅来构成谐振器。太赫兹波研发背景由于待测样品中所含成分各异，对于易于吸收的太赫兹波的频率也会有所不同，利用这一特性，此次研究成果有望用于样品的质量评估、无损分析。此外，由于太赫兹波比高速通信标准“5G”所使用的频段频率还要高，因此该产品也有望用于下一代“6G”通信。滨松公司在2018年通过利用独有的量子结构设计技术，采用反交叉双重高能态设计（AnticrossDAUTM），开发了太赫兹非线性QCL。此太赫兹非线性QCL可以根据样品中所含的成分，改变太赫兹波的频率并进行照射，再根据吸收率来提高分析精度。然而，目前还没有一种半导体激光光源可以在一个模块实现频率的变化。因此，我们一直在研究和开发可改变频率的QCL模块。研发成果概要此次研究中，我们分析了QCL中太赫兹波的产生原理，并利用多年来积累的晶体生长技术和半导体工艺技术优化了内部结构。此外，我们还分析了太赫兹波在QCL内部传播的原理，发现顶面与高阻硅透镜的连接可以提高太赫兹波的产生效率，将输出功率提高到以往的5倍以上。结合滨松公司独有的光学设计技术，并给QCL搭配合适的衍射光栅（※4），形成一个高效的外部谐振器，再通过电控制衍射光栅，使倾斜度发生改变，进而实现可在0.42~2THz范围内产生任意频率的太赫兹波的QCL模块。本次研究结果表明，待测样品中根据其不同成分，吸收频率不同的情况下，用一个模块切换频率并照射窄带太赫兹波来检查每种成分的吸收率，可以提高药物、食品和半导体材料的质量评估和无损检测的准确性。此外，它还有望应用于之前不易识别的塑料等高分子聚合物材料的识别。接下去，我们也将继续深入研究QCL的散热结构，目标实现THz波稳定连续的工作，期待太赫兹波在观测宇宙空间的射电天文学等领域、数据传输速度达到每秒几百千兆的超高速大容量短距离无线通发展方向上的应用。今后，我们将利用滨松独有的微机电系统(MEMS)技术，将QCL模块缩小到指尖大小。※4衍射光栅:利用不同波长的光衍射角度，对不同波长的光进行分类的光学元件。频率切换原理从太赫兹非线性QCL发射的中红外激光束在衍射光栅中进行反射。在这种情况下，通过电控制衍射光栅并改变倾斜度来实现THz波的频率的切换。主要研究成果1、比以往的太赫兹非线性QCL高出5倍的输出功率我们分析了太赫兹非线性QCL中太赫兹波在内部传播的原理，发现其顶面与高电阻硅透镜的连接可以提高太赫兹波的产生效率。此外，通过利用多年来积累的晶体生长技术和半导体工艺技术优化内部结构，我们将1THz频段的峰值输出提高到亚毫瓦水平，是传统非线性QCL的5倍以上。2、该频率可调范围为0.42~2 THz的QCL模块我们在太赫兹非线性QCL顶面的抗反射膜的材料进行了深入研究，同时通过独有的光学设计技术，在QCL外部设置了匹配的衍射光栅，构成谐振器，再通过电器控制倾斜度，实现了室温操作下，最低频率低至0.42～2THz范围内产生任意太赫兹波的QCL模块。QCL模块的外观

2023-05-17 10:34:38【新品】全球首款带宽高达20 GHz的量子级联探测器: 量子级联探测器(quantum cascade detector, QCD)于21世纪初被提出，是新型的光伏型量子阱红外探测器。其工作原理基于电子吸收光子后在量子阱的子带间跃迁并且激发态电子形成无需外加偏置电压的定向输运。量子级联探测器通常由两种禁带宽度不同的半导体材料交替生长而成，通过能带将材料的导带设计成量子阱结构，其探测波长可覆盖红外与太赫兹波段。无外加电场时，量子级联探测器在无光照条件下不会产生电流（无暗电流），仅在有光子入射的情况下，才会输出光电流。全球首款高速量子级联探测器P16309-01一直以来全球范围内有许多科研机构从事QCD的研究和开发，但在产品化的路上没有实质性突破。滨松公司利用层压半导体薄膜所产生的量子效应来实现高截止频率，针对QCD自身灵敏度偏低的问题，凭借多年的量子结构设计技术以及滨松自有的晶体生长技术和半导体工艺技术，成功推出了全球首款高速量子级联探测器P16309-01，带宽高达20 GHz，灵敏度高达1 mA/W。图1 滨松QCD探测器P16309-01示意图P16309-01产品特点1、室温工作，无需制冷；2、峰值波长4.65 μm，灵敏度1 mA/W，探测率1.5*109 cm*Hz1/2/W；3、工作时无需外加电压，即不需要外部电源；4、紧凑小巧（40*13.7*24 mm），内置聚焦透镜，便于光路调节；5、截止频率高达20 GHz（-3dB）。图2 滨松QCD探测器P16309-01实测信号P16309-01应用范围1、皮秒级超快现象如植物的光合作用、超大规模集成电路产生的电脉冲、激光器产生的超短激光脉冲等，持续时间小于1 μs的现象称为超快现象。图3 物质微观体系中各瞬态现象的时间尺度2、时间拉伸红外光谱（Time-stretch infrared spectroscopy）当前红外光谱仪的最高采样频率约1 MHz，这速率对于气体燃烧、蛋白结构变化等过程来讲还是不够快。基于时间拉伸技术设计的超快红外光谱仪（又称色散傅里叶变换红外光谱仪），可以将检测速率提升至80 MHz。fs级的混合激光脉冲在FACED系统中被延迟伸展为ns级的时间相关光谱，通过样品后被量子级联探测器（QCD）探测。图4 时间拉伸红外光谱仪的结构及工作示意图3、自由空间中红外通信适用于自由空间光通信的窗口包括0.8 μm、1.55 μm近红外波段以及4.5~5.2 μm、8~12 μm中红外波段，长波红外激光所受到的大气影响较近红外激光要小，可以增加系统传输距离，提高通信系统稳定性。图5 自由空间中红外通信示意图4、外差探测光信号探测分为直接探测和外差探测两种。直接探测响应的是信号光强信息，但不响应光波的相位信息，仅适用于强度调制检测。外差探测是一种光频相干检测，基于相干的参考光和入射信号光在光敏面上混频的原理实现。与直接探测相比，外差探测具有良好的滤波性能、良好的空间和偏振鉴别能力，可以响应信号的振幅、频率和相位信息。图6 激光外差探测系统示意图5、其它潜在应用：细胞分选、中红外光频梳图7 左：细胞分选信号探测示意图右：中红外光频梳示意图QCD探测系统装置示意图QCD探测器信号采集和读取需要配套高速放大器和示波器，对于放大器的要求带宽不低于26 GHz，示波器的带宽不低于16 GHz。图8 QCD探测系统装置示意图量子级联探测器功耗低、发热量低，可用于制备低能耗的成像芯片阵列。基于以上优点，量子级联探测器有望成为微光探测、卫星遥感、星地高速激光通信以及高对比度红外成像等应用极具前景的红外探测器。有关滨松量子级联探测器QCD的介绍就到此结束了，如果还有疑问欢迎在评论区留言，工程师在线真人回复。参考文献：[1] Kawai, A. , Badarla, V. R. , Hashimoto, K. , Imamura, T. , & Ideguchi, T. . (2019). Time-stretch infrared spectroscopy.文章链接：https://www.nature.com/articles/s42005-020-00420-3#citeas[2] Dougakiuchi T , Akikusa N . Application of High-Speed Quantum Cascade Detectors for Mid-Infrared, Broadband, High-Resolution Spectroscopy.[J]. Sensors (Basel, Switzerland), 2021, 21(17).文章链接：https://www.mdpi.com/1424-8220/21/17/5706

2025-03-25 13:15:14超导量子磁力仪怎么用: 超导量子磁力仪怎么用：深入解析与应用超导量子磁力仪（SQUID）是一种高精度的磁场测量仪器，广泛应用于物理学、医学、工程学等多个领域。它能够检测极为微弱的磁场，甚至能精确到小于一皮特的量级。本文将详细介绍超导量子磁力仪的工作原理、使用方法以及在不同领域中的应用，为读者提供全面的了解。 1. 超导量子磁力仪的工作原理超导量子磁力仪的核心技术基于超导量子干涉效应。通过利用超导材料的零电阻特性，SQUID能够实现极其灵敏的磁场探测。其核心部分是一个由两个超导环和一个弱耦合区域（通常是一个窄小的超导岛）构成的装置。由于量子干涉效应，当外部磁场通过这一区域时，会引起磁通量的变化，从而在仪器的输出端产生相应的电压变化。通过精密的电子设备，这些微弱的电压信号被检测并转换成可用的磁场数据。 2. 如何使用超导量子磁力仪使用超导量子磁力仪需要对仪器的操作环境和操作步骤有一定了解。SQUID工作时需要在低温环境下进行，因为其超导特性在常温下无法发挥作用。通常使用液氮或液氦来冷却仪器，保持温度在接近零度的范围内。在操作过程中，首先将待测物体或样品置于SQUID的感应区域。通过调节仪器中的电流或磁场源，精确控制磁场的变化范围。然后，观察和记录仪器输出的信号，数据采集设备会根据这些信号计算出样品的磁性特征。用户可以根据实验的需求，进行多次测量和数据处理，终得出所需的结果。 3. 超导量子磁力仪的应用领域超导量子磁力仪在多个领域中都有广泛的应用，特别是在高精度磁场测量和医学成像方面。以下是其主要应用：物理研究：SQUID用于探测和研究微弱的磁场变化，是研究超导、量子力学等高能物理领域不可或缺的工具。医学成像：在磁共振成像（MRI）技术中，SQUID可用于检测脑电波活动，帮助神经科学研究人员更深入了解大脑功能。材料科学：SQUID能够分析材料的磁性属性，尤其是在开发新型磁性材料时，提供关键的实验数据。地球物理勘探：用于地质勘探中，SQUID可帮助科学家检测地下矿物和资源的磁场特征，为矿产资源的勘查提供重要数据。 4. 使用超导量子磁力仪的挑战与前景尽管超导量子磁力仪具有极高的灵敏度，但其应用仍面临一些技术挑战。低温操作要求设备成本较高，且需要高水平的技术支持和维护。仪器的操作复杂性要求用户具有较强的专业知识和经验。未来，随着技术的发展和设备成本的降低，超导量子磁力仪的应用将更加广泛，特别是在医学诊断和新型材料研发领域。超导量子磁力仪凭借其的磁场检测能力，成为了现代科学研究中不可替代的工具。理解其原理、正确使用方法以及应对可能的挑战，是保证测量精度和有效性的关键。随着技术的不断进步，我们有理由相信，SQUID将在更多领域发挥更大的作用。

2023-05-30 09:50:54苏大廖良生教授Angewandte：高效镧系掺杂钙钛矿基近红外LED，通过量子剪裁实现！| 前沿用户报道: 成果简介钙钛矿纳米晶体(PeNCs)在可见光中具有高效和高色纯度的依尺寸和组成而可调的发光。然而，在近红外(NIR)区域获得高效的电致发光(EL)具有挑战性，限制了其潜在的应用。在这里，我们展示了一种高效的近红外发光二极管(LED)，通过将镱离子掺杂到PeNC基质(Yb3+: PeNCs)中，将EL波长延长到1000 nm，这是通过PeNC基质直接敏化Yb3+离子来实现的。高效的量子剪裁工艺使Yb3+: PeNCs的光致发光量子产率(PLQYs)高达126%。通过卤化物组成工程和表面钝化策略来改善PLQY和电荷传输平衡，我们展示了一种在990 nm中心波长处峰值EQE为7.7%的高效近红外LED，代表了发射波长超过850 nm的最高效钙钛矿基LED。创新点：在本研究中，我们将镱离子掺杂到钙钛矿纳米晶体中，使电致发光波长延长至1000 nm。卤化物化学计量控制和表面钝化的协同作用使我们能够实现高效的近红外LED，峰值EQE为7.7%，是迄今为止峰值波长超过850 nm的OLED和PeLED中效率最高的。图文导读图1 a) Yb3+:PeNCs的TEM图像和元素映射，TEM图像的插入部分显示了晶体衍射图样。b) XRD图谱，c) IR PLQY, d) PL光谱，e) Yb3+: CsPb(Cl1-xBrx)3 PeNCs的不同卤化物化学计量量的吸收。f) Yb3+: PeNCs的能量转移机制，三种重组途径分别记为(1)、(2)、(3)。g)在所选泵-探头延迟时的TA光谱。h)不同名义掺杂浓度的Yb3+:PeNCs在450nm处的归一化TA信号衰减随时间的变化。图2 a)基于Yb3+: CsPb(Cl1-xBrx)3 NC发射极的近红外PeLEDs器件结构示意图。b)能带图。c)近红外LED内部光能通道的功率分布。d)基于Yb3+: CsPbCl1-xBrx NC发射器的PeLEDs EQE与J特性，仅考虑近红外峰值计算EQE。e)不同激子波长下PeNC薄膜的PLQY和近红外PeLEDs的峰值EQE(平均值)。f) 3.2 V ~ 6 V不同偏差下对应的EL谱，步长为0.2V。插图显示了在3.2 V电压下工作的PeLED的EL谱。图3a)插图为BTC的分子结构。b) EQE－电流密度特性。c)原始(蓝色曲线)和钝化(红色曲线)LED器件的峰值EQE直方图。基于原始和钝化Yb3+:PeNCs的纯空穴器件d)和纯电子器件e)的J-V曲线。黑色虚线表示陷阱填充电压。f)我们的设备之间的峰值EQE比较，之前报道的近红外PeLDs和OLED (EL峰值波长超过850 nm)。图4 a) Yb3+: PeNCs的表面钝化机理。原始Yb3+和钝化Yb3+的XPS谱: Yb 4d; b)Pb 4f5/2和4f7/2 c)的XPS谱. d)硫氰酸苄酯、原始和钝化Yb3+: PeNCs的FTIR透射光谱。e)原始和钝化Yb3+:PeNCs在480 nm波长处获得的瞬态PL衰变。f) PeNCs在480 nm处剩余激子发射的PLQY(蓝色曲线)和Yb3+离子在990 nm处近红外发射的PLQY(粉红色曲线)。论文信息Efficient Near-Infrared Electroluminescence from Lanthanide-Doped Perovskite Quantum CuttersYan-Jun Yu, Chen Zou, Wan-Shan Shen, Xiaopeng Zheng, Qi-Sheng Tian, You-Jun Yu, Chun-Hao Chen, Baodan Zhao, Zhao-Kui Wang, Dawei Di, Osman M. Bakr, Liang-Sheng LiaoFirst published: 25 March 2023 https://doi.org/10.1002/anie.202302005