nanoplus 2800-6500nm Interband Cascade Lasers (ICL)

nanoplus是唯一一家提供2800nm-6500nm之間任意中心波長的帶間級聯(lián)激光器(Interband Cascade Lasers,簡稱ICL激光器)的廠家。ICL激光器是在中紅外波段的一個(gè)創(chuàng)新性產(chǎn)品,開辟了TDLAS在中紅外領(lǐng)域的全新應(yīng)用。

ICL激光器在中紅外波段尤其是3~6 μm區(qū)域填補(bǔ)了DFB激光器和QCL存在的不足。在這個(gè)波長范圍內(nèi),大部分氣體都有其最強(qiáng)的吸收線,吸收強(qiáng)度比其它紅外區(qū)域高出幾個(gè)數(shù)量級,比如CH4, HCl, CH2O, HBr, CO, CO2, NO和 H2O等。

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產(chǎn)品特點(diǎn)

nanoplus是唯一一家提供2800nm-6500nm之間任意中心波長的帶間級聯(lián)激光器(Interband Cascade Lasers,簡稱ICL激光器)的廠家。ICL激光器是在中紅外波段的一個(gè)創(chuàng)新性產(chǎn)品,開辟了TDLAS在中紅外領(lǐng)域的全新應(yīng)用。

ICL激光器在中紅外波段尤其是3~6 μm區(qū)域填補(bǔ)了DFB激光器和QCL存在的不足。在這個(gè)波長范圍內(nèi),大部分氣體都有其最強(qiáng)的吸收線,吸收強(qiáng)度比其它紅外區(qū)域高出幾個(gè)數(shù)量級,比如CH4, HCl, CH2O, HBr, CO, CO2, NO和 H2O等。

使用痕量氣體的最強(qiáng)吸收線有助于:提高檢測速度、降低噪聲、小型化設(shè)備。

nanoplus ICL激光器是2012年棱鏡獎(jiǎng)得主:

nanoplus DFB-ICL帶間級聯(lián)激光器在2012年獲得由國際光學(xué)工程學(xué)會(SPIE)和Photonice Media共同評選出來的棱鏡光子學(xué)創(chuàng)新獎(jiǎng)(Prism Award),并于2012年1月底在舊金山舉行頒獎(jiǎng)典禮。ICL激光器覆蓋從2800nm到6500nm整個(gè)波長范圍,許多突出的氣體種類在這個(gè)范圍具有它們最強(qiáng)的吸收特征,開辟了此波段的可調(diào)諧二極管激光光譜學(xué)的研究和應(yīng)用。

技術(shù)參數(shù)

ICL激光器的參數(shù)特性與近紅外DFB激光器參數(shù)非常相似。如下圖所示,46xx nm和52xx nm波長范圍內(nèi)器件的典型特性參數(shù),可見ICL激光器在20℃的工作溫度下,在輸出功率典型值為5mW的情況下,電路功耗閾值只有150mW,具有非常低的功耗。

以5262.9nm ICL激光器作為例子:

電子光學(xué)特性 (T = 25 °C) 符號 單位 最小 標(biāo)準(zhǔn) 最大
中心波長 λ nm 5262 5263 5264
閾值電流 Ith mA 50
溫度調(diào)諧系數(shù) CT nm / K 0.2
電流調(diào)諧系數(shù) CI nm / mA 0.3
慢軸 (FWHM) degrees 35
快軸 (FWHM) degrees 55
存儲溫度 TS °C + 20
操作溫度 Tc °C + 25

ICL發(fā)展歷程

ICL激光器的發(fā)展歷程:

1994 年美國加利福尼亞技術(shù)研究所噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的Rui.Q.Yang首先提出了第二型帶間級聯(lián)激光器(ICL)的概念。破隙型的InAs/AlSb/GaSb 超晶格具有較大的導(dǎo)帶不連續(xù),能提供非常好的自由載流子限制,而且GaSb、InAs及AlSb 的晶格常數(shù)非常接近,有利于生長高質(zhì)量材料,因此它很適合做第二型ICL 的材料。

第二型ICL的概念提出以后,理論預(yù)測它能夠在室溫下以連續(xù)波(CW) 模式激射,且具有高的輸出功率和低的閾值電流密度。許多研究機(jī)構(gòu)對第二型ICL進(jìn)行了大量的研究,其中包括休斯敦大學(xué)真空外延中心、美國海軍實(shí)驗(yàn)室、美國陸軍實(shí)驗(yàn)室和加利福尼亞技術(shù)研究所噴氣推進(jìn)力實(shí)驗(yàn)室等。直到2012年,第一個(gè)商業(yè)化ICL激光器獲得成功,由德國nanoplus公司聯(lián)合維爾茨堡大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)成功研制,已經(jīng)成功推出了3~6μm 波長范圍的ICL激光器,在這個(gè)波長范圍內(nèi),具有非常多高靈敏度的氣體吸收線,比如CH4, HCl, CH2O, HBr, CO, CO2, NO和 H2O等,將會給激光氣體分析應(yīng)用帶來全新的應(yīng)用。

閾值功率密度是衡量激發(fā)激光需要消耗能量大小的指標(biāo),閾值功率密度越高,意味著同樣的光輸出功率需要輸入越高的電流,消耗越高的能量,并產(chǎn)生越多的熱量。黑色代表VCSEL、DFB激光器,在2~3.5μm閾值功率密度越來越高,綠色和藍(lán)色代表ICL激光器,在3~7μm閾值功率密度越來越高,紅色代表QCL激光器,閾值功率密度相比VCSEL、DFB、ICL都要高,尤其是在4μm以內(nèi)變得特別高。從上圖可以看出,VCSEL激光器、DFB激光器在3微米以內(nèi)具有較低的閾值功率密度,ICL激光器在3~6μm具有較低的閾值功率密度,QCL均具有較高的閾值功率密度。