Quantel 激光器：QCW 半導(dǎo)體激光器與脈沖激光器的多領(lǐng)域應(yīng)用解析

半導(dǎo)體激光器具有多種優(yōu)勢(shì)，在各種應(yīng)用中都不*或缺。半導(dǎo)體激光器的主要優(yōu)點(diǎn)之一是體積小巧，便于攜帶。它們外形小巧，可以輕松集成到各種設(shè)備和系統(tǒng)中。本篇內(nèi)容主要介紹 QCW 半導(dǎo)體激光器、中遠(yuǎn)紅外量子級(jí)聯(lián)激光器。

QCW 半導(dǎo)體激光器 

基于獨(dú)到的 LD Bar 條封裝技術(shù)，Quantel 提供準(zhǔn)連續(xù)（QCW）、連續(xù)（CW）激光二極管堆棧及模塊，所有模塊都采用可靠的傳導(dǎo)散熱技術(shù)；同時(shí)，Quantel 半導(dǎo)體激光部門(mén)具備完整的振動(dòng)、沖擊、溫度循環(huán)、耐輻射測(cè)試與老化能力，可提供宇航級(jí)產(chǎn)品。產(chǎn)品覆蓋垂直疊陣（V-Stacks）、水平疊陣(H-Stacks)、一體式高亮度光源、OEM 板卡級(jí)高亮度光源、光纖輸出光源等。產(chǎn)品經(jīng)過(guò)美國(guó)國(guó)家航天航空局（NASA）、歐洲航天局（ESA）、日本航天局等多個(gè)空間項(xiàng)目以及美國(guó)勞倫斯·利弗莫爾（LLNL）等高功率激光裝置驗(yàn)證。在 LD 模塊的基礎(chǔ)上，Quantel 推出多個(gè)波長(zhǎng)的高重頻、高平均功率、納秒 -微秒脈寬準(zhǔn)連續(xù)光源，廣泛用于光聲光譜、3-D 閃光激光雷達(dá)等應(yīng)用。板卡級(jí) OEM 模塊則可輕松集成于用戶的系統(tǒng)中。

1）連續(xù)工作（CW）半導(dǎo)體模塊

• 波長(zhǎng)范圍 :790nm-980nm；

• 功率范圍 :20W-60W；

• 發(fā)散角度 :10×° 38°；

• 快軸準(zhǔn)直角度（FAC）:<0.5°；

• 宇航級(jí)驗(yàn)證；

2） QCW 半導(dǎo)體激光堆棧

非連續(xù)工作半導(dǎo)體激光器包括垂直疊陣（V-Stacks）、水平疊陣 (H-Stacks) 產(chǎn)品，可用于固體激光器泵浦（DPSS）及脫毛、嫩膚及光聲等醫(yī)療相關(guān)應(yīng)用。

• 808, 880, 915, 940, 980等多個(gè)波長(zhǎng)選擇；

• Bar 條數(shù)目 :1-25/Stack；

• Pitch between bars:400-5000µm；

• 峰值功率 /bar: 可達(dá) 500W；

• 波長(zhǎng) :790-980nm（每個(gè) Stack 可封裝多個(gè)不同波長(zhǎng)）；

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

• 快軸準(zhǔn)直角度（with FAC）:<0.5°；

• 指向性（bar 與 bar 之間）:±3mrad；

• 工作穩(wěn)定 :-50℃ -85℃；

3）脈沖 LD 光源

將 QCW 堆棧與小型化脈沖驅(qū)動(dòng)源、散熱器等結(jié)合，Quantel 提供脈沖能量可達(dá) 4mJ、ns 脈沖寬度、重頻 1kHz - 500kHz 的多個(gè)波長(zhǎng)的 QCW 光源，廣泛應(yīng)用于超聲波產(chǎn)生、光聲光譜、TOF 測(cè)距、3D 閃光汽車(chē)激光雷達(dá)等應(yīng)用。

高重頻脈沖光源

• 1mJ/100ns ～ 2.5mJ/200ns；

• 最高 10kHz 重頻；

• 最高 20W 平均功率；

• 808，915，940，980，635，；

• 760，1550nm 等波長(zhǎng)可選；

• 快軸準(zhǔn)直；

• 高可靠性（壽命 >1×109 發(fā)）；

• 堅(jiān)固可靠的封裝；

多波長(zhǎng)脈沖光源

在光聲光譜研究中通常需要多個(gè)波長(zhǎng)的光源。Quantel 通過(guò)將多種波長(zhǎng) LD 及其驅(qū)動(dòng)封裝在堅(jiān)固可靠的外殼中，為光聲光譜提供小型化、緊湊型、多波長(zhǎng)、高重頻納秒光源，可用于研究以及系統(tǒng)集成。

• 最高集成 4 個(gè)波長(zhǎng)激光器；

• 高達(dá) 8mJ 總能量 /24W 總平均功率；

• 6kHz重頻（10kHz突發(fā)模式）；

短脈沖光源

封裝或板卡式短脈沖光源提供 30ns-100ns，4mJ - 1mJ，kHz 重頻，多種光束構(gòu)型的 QCW 光源。

超短脈沖光源

超短脈沖光源提供 2µJ ～ 10µJ，3ns 脈寬，100 - 500kHz 高重頻的袖珍模塊，為高精度 TOF 測(cè)距和 3D 閃光雷達(dá)提供理想照明。

4）光纖耦合輸出 QCW 二極管陣列

• 高峰值功率；

• 高光纖耦合效率；

• 4 種波長(zhǎng)可選：808，915，940&980nm

• 傳導(dǎo)散熱；

• 結(jié)構(gòu)緊湊；

• 抗沖擊、震動(dòng)設(shè)計(jì)；

• 光纖可拆卸更換；

主要應(yīng)用 :

• 泵浦源；

• 醫(yī)療激光；

• 空間激光；

• 光譜學(xué)；

5）可編程控制半導(dǎo)體模塊

IALDA（Individual addressable laser diode array）系列獨(dú)立尋址可編程控制半導(dǎo)體激光器專注印刷、精密打標(biāo)應(yīng)用，陣列激光器中每個(gè)單獨(dú)的發(fā)光點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立供電。

• 發(fā)光點(diǎn)數(shù)目 :20；

• 輸出功率 :2W/ 發(fā)光點(diǎn)，整體 40W；

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

• 輸出波長(zhǎng) :830nm（標(biāo)準(zhǔn)），808nm、9XXnm 可選；

6）高功率泵浦模組

多個(gè) LD 堆棧組合為高效率、緊湊的高功率激光用泵浦模組，用于新一代高重頻、大能量固體激光器泵浦。

• 單行高達(dá) 120kW 峰值功率 @ 940 & 980nm；

• 單行高達(dá) 250kW 峰值功率 @880nm；

• 8 行矩陣可提供高達(dá) 1MW 峰值功率；

• 可提供集成在后背或分立式驅(qū)動(dòng)器；

• +10℃ ~ +40℃環(huán)境無(wú)去離子水運(yùn)行；

• 1G ~ 10G 使用壽命；

中遠(yuǎn)紅外量子級(jí)聯(lián)激光器

量子級(jí)聯(lián)激光器（Quantum Cascade Laser, QCL）采用疊層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，利用帶間能級(jí)可調(diào)諧的產(chǎn)生中紅外 - 遠(yuǎn)紅外激光。很多氣體分子、有機(jī)物的吸收光譜峰值位于中遠(yuǎn)紅外波段，通過(guò)調(diào)諧激光器頻率即可獲得吸收光譜。這種方法被成為 TDLAS（Tunable Diode Laser Absorption Spectrosocpy），廣泛用于環(huán)境及安防方面的氣體分子及有機(jī)物偵測(cè)。Cascade 激光器的核心為半導(dǎo)體激光芯片，需要外圍制冷、溫控、恒流才能支持穩(wěn)定、安全工作以及調(diào)諧輸出。美國(guó) Block Engineering 公司提供集成式 QCL 光源，以及 OEM 級(jí)別的微型 QCL。同時(shí)，Block Engineering 公司還提供中遠(yuǎn)紅外探測(cè)器及成套化學(xué)氣體偵測(cè)系統(tǒng)。

1） LaserTune 一體式量子級(jí)聯(lián)激光器

LaserTune 為集成式 QCL 中遠(yuǎn)紅外激光器，激光管、控制器集成于小體積機(jī)箱內(nèi)，開(kāi)機(jī)即用?？赏ㄟ^(guò)集成的觸屏控制，也可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遙控。用戶可通過(guò)介面控制激光器的溫度、電流、脈沖特性等，也可運(yùn)行手動(dòng)、步進(jìn)、掃描調(diào)諧。掃描速度可達(dá) 25cm-1/ms，脈沖寬度 20 ~ 200ns 可調(diào)，重頻可達(dá) 3MHz，最高 15% 占空比，支持內(nèi)觸發(fā)、外觸發(fā)。

• 5.4 - 12.8µm 無(wú)間隙調(diào)諧（Δν>1050cm-1）；

• 可配置4 個(gè)內(nèi)置激光頭；

• 25cm-1/ms 快速掃頻；

• 優(yōu)秀的指向穩(wěn)定性；

• 單體全集成方案；

• 彈性、用戶油耗介面；

• 可用于 OEM 及手持應(yīng)用；

2）Mini-QCL 迷你量子級(jí)聯(lián)激光器

Mini-QCL 為 LaserTune 的迷你版。在 1 英寸見(jiàn)方的體積內(nèi)提供 250cm-1 的調(diào)諧范圍，適合 OEM 使用。Block Engineering 同時(shí)提供迷你驅(qū)動(dòng)器，可驅(qū)動(dòng)多個(gè) Mini-QCL 模塊。Mini-QCL 可 OEM 集成至多種光譜設(shè)備中，例如光聲光譜，環(huán)形腔衰蕩光譜，顯微紅外光譜及 AFM 等。

• 非常緊湊，1 英寸見(jiàn)方，75g；

• 調(diào)諧范圍可達(dá) 1000cm-1（多個(gè)模塊組合）；

• 可指定 250cm-1 特定調(diào)諧范圍；

• 人眼安全，無(wú)燃爆風(fēng)險(xiǎn)；

3）LaerWarn 開(kāi)路式化學(xué)品探測(cè)系統(tǒng)

LaserWarn 為一臺(tái)基于 TDLAS 的化學(xué)品識(shí)別系統(tǒng)，可在數(shù)秒內(nèi)監(jiān)測(cè)數(shù)百平米內(nèi)的化學(xué)武*成份、工業(yè)有毒氣體等，用于人身和設(shè)備保護(hù)。采用人眼安全的紅外激光，LaserWarn 可實(shí)現(xiàn)寬范圍監(jiān)控，可偵測(cè)不同濃度的多種化學(xué)品，而無(wú)需多點(diǎn)布局。

• 可識(shí)別 300m 范圍的化武分子與工業(yè)有害氣體分子；

• 室內(nèi)外上千平米覆蓋，人眼安全遠(yuǎn)紅外激光；

• AI 驅(qū)動(dòng)軟件，同時(shí)識(shí)別多種化學(xué)物；

• 簡(jiǎn)便，多級(jí)圖形化用戶介面選項(xiàng)；

• 用戶訂制、可添加的化學(xué)品庫(kù)；

• IP66 認(rèn)證版本，適合惡劣環(huán)境；

• 固定及移動(dòng)式配置；

• 多語(yǔ)言界面；

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