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可调谐半导体激光器光谱分析技术TDLAS
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可调谐半导体激光器：TDLAS(tunning diode laser absorption spectroscopy)是半导体激光吸收光谱技术的简称。该技术是利用激光能量被气体分子“选频”吸收形成吸收光谱的原理来测量气体浓度的一种技术，即半导体激光器发射出的特定波长的激光束穿过被测气体时,被测气体对激光束进行吸收导致激光产生衰减,激光强度的衰减与被测气体含量成正比,因此,通过测量激光强度衰减信息就可以分析获得被测气体的浓度。
优点：较好地解决了 NDIR（非红外分光）技术中的背景气体交叉干扰、粉尘和视窗污染对测量的干扰等问题，测量精度高、响应速度快。
缺点：高昂的成本大大的限制了它的应用范围。
可调谐半导体激光器的主要应用：
一、可调谐半导体激光吸收光谱技术（tdlas）：a) 过程控制 (hcl, o2 …) b) 火灾预警 (co/co2 ratio) c) 成分检测 (moisture in natural gas) d) 医疗应用 (blood sugar, breath gas, helicobacter) e) 大气测量 (isotope composition of h2o, o2, co) f) 泄漏检查 (methane) g) 安全 (h2s, hf) h) 环境测量 (ozone, methane) i) 科研 (mars and space missions) j) …
二、原子光谱学应用 k) 原子钟 (galileo, chip scale atomic clock) l) 磁力计 (serf) m) ... 三、a) 精密测量 (ellipsometry, 3d vision) c) 同位素监测 (distinction of 235uhf / 238uhf) d) …
可调谐半导体激光器应用的主要原理：
1）Lambert-Beer定律：根据原子物理和量子理论, 气体分子只能吸收那些能量正好等于它的某两个能级能量之差的光子(▽E = hv) , 因此, 不同分子结构的气体会因为其原子结构的不同能级而吸收不同频率的光子, 所以通过测量气体分子的吸收光谱, 可以识别气体类别并测量其浓度.当光源发出的光的波长范围覆盖一个或多个气体吸收线时, 光通过气体后, 将会产生光谱吸收.
2）谐波检测理论：谐波检测技术是与波长调制技术紧密结合在一起的. 只有对激光的波长进行调制, 才能采用谐波检测技术. 激光波长的调制, 可通过对激光器的驱动电流进行调制来实现, 此方法简单方便, 但同时引入了强度调制. 在激光器的驱动电流信号上叠加适当频率和幅度的正弦信号, 只要找到气体的一个较强的吸收峰, 然后把激光器的波长稳定在该吸收峰处, 通过正弦调制的方法, 即可得到与气体浓度相关的二次谐波信号。
可调谐半导体激光器代表产品：
1。Nanoplus DFB（Distributed Feedback）分布反馈式半导体激光器，内部集成侧面金属光栅（Bragg），具有独一无二的专利技术。产品包括从750-3000nm之间的任意中心波长DFB激光器，和4-17μm 量子级联QCL激光器。
2。Vertilas VCSEL垂直腔面发射半导体激光器，它的阈值电流低，方向性好，但只能实现从760-2400nm之间的部分波长。
国内外市场：目前，TDLAS 技术在国外、国内发展迅速，基于TDLAS 技术的仪器如：挪威的 NEO公司、西门子、日本横河电机、加拿大Unisearch、美国 EXT 公司、美国SpectraSensors公司等等。国内则以杭州聚光科技为代表，另外也还包括很多新进入的公司。但由于可谐调半导体激光器价格昂贵，极大限制了它在工业现场的应用。
