高功率脉冲激光器与脉冲激光器：QCW 半导体技术在航天与医疗中的实践

半导体激光器具有多种优势，在各种应用中都不*或缺。半导体激光器的主要优点之一是体积小巧，便于携带。它们外形小巧，可以轻松集成到各种设备和系统中。本篇内容主要介绍 QCW 半导体激光器、中远红外量子级联激光器。

QCW 半导体激光器 

基于独到的 LD Bar 条封装技术，Quantel 提供准连续（QCW）、连续（CW）激光二极管堆栈及模块，所有模块都采用可靠的传导散热技术；同时，Quantel 半导体激光部门具备完整的振动、冲击、温度循环、耐辐射测试与老化能力，可提供宇航级产品。产品覆盖垂直叠阵（V-Stacks）、水平叠阵(H-Stacks)、一体式高亮度光源、OEM 板卡级高亮度光源、光纤输出光源等。产品经过美国国家航天航空局（NASA）、欧洲航天局（ESA）、日本航天局等多个空间项目以及美国劳伦斯·利弗莫尔（LLNL）等高功率激光装置验证。在 LD 模块的基础上，Quantel 推出多个波长的高重频、高平均功率、纳秒 -微秒脉宽准连续光源，广泛用于光声光谱、3-D 闪光激光雷达等应用。板卡级 OEM 模块则可轻松集成于用户的系统中。

1）连续工作（CW）半导体模块

• 波长范围 :790nm-980nm；

• 功率范围 :20W-60W；

• 发散角度 :10×° 38°；

• 快轴准直角度（FAC）:<0.5°；

• 宇航级验证；

2） QCW 半导体激光堆栈

非连续工作半导体激光器包括垂直叠阵（V-Stacks）、水平叠阵 (H-Stacks) 产品，可用于固体激光器泵浦（DPSS）及脱毛、嫩肤及光声等医疗相关应用。

• 808, 880, 915, 940, 980等多个波长选择；

• Bar 条数目 :1-25/Stack；

• Pitch between bars:400-5000µm；

• 峰值功率 /bar: 可达 500W；

• 波长 :790-980nm（每个 Stack 可封装多个不同波长）；

• 峰值功率 /Stack:up to 10000W（大于 10000 可定制）；

• 快轴准直角度（with FAC）:<0.5°；

• 指向性（bar 与 bar 之间）:±3mrad；

• 工作稳定 :-50℃ -85℃；

3）脉冲 LD 光源

将 QCW 堆栈与小型化脉冲驱动源、散热器等结合，Quantel 提供脉冲能量可达 4mJ、ns 脉冲宽度、重频 1kHz - 500kHz 的多个波长的 QCW 光源，广泛应用于超声波产生、光声光谱、TOF 测距、3D 闪光汽车激光雷达等应用。

高重频脉冲光源

• 1mJ/100ns ～ 2.5mJ/200ns；

• 最高 10kHz 重频；

• 最高 20W 平均功率；

• 808，915，940，980，635，；

• 760，1550nm 等波长可选；

• 快轴准直；

• 高可靠性（寿命 >1×109 发）；

• 坚固可靠的封装；

多波长脉冲光源

在光声光谱研究中通常需要多个波长的光源。Quantel 通过将多种波长 LD 及其驱动封装在坚固可靠的外壳中，为光声光谱提供小型化、紧凑型、多波长、高重频纳秒光源，可用于研究以及系统集成。

• 最高集成 4 个波长激光器；

• 高达 8mJ 总能量 /24W 总平均功率；

• 6kHz重频（10kHz突发模式）；

短脉冲光源

封装或板卡式短脉冲光源提供 30ns-100ns，4mJ - 1mJ，kHz 重频，多种光束构型的 QCW 光源。

超短脉冲光源

超短脉冲光源提供 2µJ ～ 10µJ，3ns 脉宽，100 - 500kHz 高重频的袖珍模块，为高精度 TOF 测距和 3D 闪光雷达提供理想照明。

4）光纤耦合输出 QCW 二极管阵列

• 高峰值功率；

• 高光纤耦合效率；

• 4 种波长可选：808，915，940&980nm

• 传导散热；

• 结构紧凑；

• 抗冲击、震动设计；

• 光纤可拆卸更换；

主要应用 :

• 泵浦源；

• 医疗激光；

• 空间激光；

• 光谱学；

5）可编程控制半导体模块

IALDA（Individual addressable laser diode array）系列独立寻址可编程控制半导体激光器专注印刷、精密打标应用，阵列激光器中每个单独的发光点可以实现独立供电。

• 发光点数目 :20；

• 输出功率 :2W/ 发光点，整体 40W；

• 空间占空比 : 20%（width of emitter: 50µm， Pitch betweenemitters:250µm）；

• 输出波长 :830nm（标准），808nm、9XXnm 可选；

6）高功率泵浦模组

多个 LD 堆栈组合为高效率、紧凑的高功率激光用泵浦模组，用于新一代高重频、大能量固体激光器泵浦。

• 单行高达 120kW 峰值功率 @ 940 & 980nm；

• 单行高达 250kW 峰值功率 @880nm；

• 8 行矩阵可提供高达 1MW 峰值功率；

• 可提供集成在后背或分立式驱动器；

• +10℃ ~ +40℃环境无去离子水运行；

• 1G ~ 10G 使用寿命；

中远红外量子级联激光器

量子级联激光器（Quantum Cascade Laser, QCL）采用叠层结构的半导体，利用带间能级可调谐的产生中红外 - 远红外激光。很多气体分子、有机物的吸收光谱峰值位于中远红外波段，通过调谐激光器频率即可获得吸收光谱。这种方法被成为 TDLAS（Tunable Diode Laser Absorption Spectrosocpy），广泛用于环境及安防方面的气体分子及有机物侦测。Cascade 激光器的核心为半导体激光芯片，需要外围制冷、温控、恒流才能支持稳定、安全工作以及调谐输出。美国 Block Engineering 公司提供集成式 QCL 光源，以及 OEM 级别的微型 QCL。同时，Block Engineering 公司还提供中远红外探测器及成套化学气体侦测系统。

1） LaserTune 一体式量子级联激光器

LaserTune 为集成式 QCL 中远红外激光器，激光管、控制器集成于小体积机箱内，开机即用。可通过集成的触屏控制，也可通过无线网络遥控。用户可通过介面控制激光器的温度、电流、脉冲特性等，也可运行手动、步进、扫描调谐。扫描速度可达 25cm-1/ms，脉冲宽度 20 ~ 200ns 可调，重频可达 3MHz，最高 15% 占空比，支持内触发、外触发。

• 5.4 - 12.8µm 无间隙调谐（Δν>1050cm-1）；

• 可配置4 个内置激光头；

• 25cm-1/ms 快速扫频；

• 优秀的指向稳定性；

• 单体全集成方案；

• 弹性、用户油耗介面；

• 可用于 OEM 及手持应用；

2）Mini-QCL 迷你量子级联激光器

Mini-QCL 为 LaserTune 的迷你版。在 1 英寸见方的体积内提供 250cm-1 的调谐范围，适合 OEM 使用。Block Engineering 同时提供迷你驱动器，可驱动多个 Mini-QCL 模块。Mini-QCL 可 OEM 集成至多种光谱设备中，例如光声光谱，环形腔衰荡光谱，显微红外光谱及 AFM 等。

• 非常紧凑，1 英寸见方，75g；

• 调谐范围可达 1000cm-1（多个模块组合）；

• 可指定 250cm-1 特定调谐范围；

• 人眼安全，无燃爆风险；

3）LaerWarn 开路式化学品探测系统

LaserWarn 为一台基于 TDLAS 的化学品识别系统，可在数秒内监测数百平米内的化学武*成份、工业有毒气体等，用于人身和设备保护。采用人眼安全的红外激光，LaserWarn 可实现宽范围监控，可侦测不同浓度的多种化学品，而无需多点布局。

• 可识别 300m 范围的化武分子与工业有害气体分子；

• 室内外上千平米覆盖，人眼安全远红外激光；

• AI 驱动软件，同时识别多种化学物；

• 简便，多级图形化用户介面选项；

• 用户订制、可添加的化学品库；

• IP66 认证版本，适合恶劣环境；

• 固定及移动式配置；

• 多语言界面；

关于先锋科技

先锋代理的激光产品矩阵，为您覆盖从基础应用到专业场景的多元需求 —— 这里有小型半导体激光器、迷你型半导体激光器，以及性能稳定的通用半导体激光器；兼具高功率与精准脉冲特性的纳秒激光器、脉冲激光器、高功率脉冲激光器，可适配医疗、光声光谱、激光雷达等多领域应用；更有Quantel激光器，以及适用于固体激光泵浦的DPSS激光器、泵浦激光器等，全*位满足科研实验、工业加工等场景的专业需求。

无论是追求设备的集成便捷性，还是看重高功率、高稳定性的核心性能，这些激光产品都能为您的项目提供可靠支撑。持续关注先锋，获取更多产品动态、应用方案与专属服务，让专业激光技术为您的科研之路加速！