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基于8.309μm QCL的硫化氢/甲烷开路式检测方法研究
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作者 李俊 范斌斌 +7 位作者 曾庆杰 张家瑞 马天 翟小伟 郝乐 肖安山 张贺 王振 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期467-477,共11页
H_(2)S,CH_(4)多组分气体浓度测量技术的研究对石油石化行业的安全生产有重要意义。基于中红外TDLAS技术,选用中心波长为8.309μm的量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)为检测光源,搭建30 m长距离的遥测实验系统,使用WMS波长调... H_(2)S,CH_(4)多组分气体浓度测量技术的研究对石油石化行业的安全生产有重要意义。基于中红外TDLAS技术,选用中心波长为8.309μm的量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)为检测光源,搭建30 m长距离的遥测实验系统,使用WMS波长调制法对H2S,CH4气体的吸收谱线进行连续调谐与扫描,并对高频正弦载波进行了最优深化调制,实现了H2S,CH4多组分气体的同时测量。实验将H2S与5%体积分数的高浓度水汽进行混合测量,分析并验证了该波段的水汽吸收难以对测量造成交叉干扰的优良特性,并利用Savitzky-Golay平滑滤波器提高了检测信号的信噪比。通过遥测实验,分析了15 m,30 m不同遥测距离对检测信号的影响,并利用增加积分时间与计算信噪比的方法,得到了128.75×10^(-9)m的遥测最低限。最后,Allan方差的计算结果表明,当积分时间为183 s,142 s时,系统对H2S,CH4气体的最低检测下限分别为0.593×10^(-9)和1.160×10^(-9)。本文的研究结果为中红外波段H2S,CH4多组分气体的高灵敏度、同时测量提供了一种有效途径,为多组分气体的遥测应用提供了参考。 展开更多
关键词 中红外 硫化氢 量子级联激光器 多组分气体遥测
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QCL03清仓机牵引性能分析 被引量:1
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作者 王桂梅 杨富贵 李士永 《煤矿机械》 北大核心 2001年第3期28-30,共3页
以QCL0 3清仓机为例 ,论述了以防爆电机为动力装置的全液压驱动车辆的牵引特性定性分析方法 ,在获得了电机的实际特性曲线后 ,将有关数据带入公式即可进行牵引特性的定量分析。
关键词 防爆电机 全液压驱动 牵引特性 技术参数 qcl03清仓机
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共振声子THz QCL有源区结构设计
3
作者 牛晨亮 王健 +4 位作者 王建峰 师巨亮 韩颖 夏英杰 孙保瑞 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2011年第10期634-638,共5页
利用Airy函数代换与传输矩阵方法精确计算了有外加偏压下电子在共振声子太赫兹量子级联激光器有源区单个周期内的透射系数与波函数,得到了不同偏压下的电子波函数分布以及准束缚态能级位置与外加偏压的关系曲线。在仿真计算的基础上设... 利用Airy函数代换与传输矩阵方法精确计算了有外加偏压下电子在共振声子太赫兹量子级联激光器有源区单个周期内的透射系数与波函数,得到了不同偏压下的电子波函数分布以及准束缚态能级位置与外加偏压的关系曲线。在仿真计算的基础上设计了一种共振声子太赫兹量子级联激光器的有源区结构。计算结果表明,对于设计的结构,当单个周期两端的外加偏压为45 mV时达到太赫兹工作点。此时,发射区内E3能级和E2能级对应的波函数能够交叠,相应发射波属于太赫兹频段,波长为98.0μm,频率为3.05 THz。电子在弛豫区内E2和E1能级间跃迁发出的能量为36.0 meV,与GaAs的纵向光学声子能量(36 meV)相同,有利于粒子数反转。 展开更多
关键词 太赫兹量子级联激光器(THz qcl) 共振声子(RP) 粒子数反转 Airy函数代换 传输矩阵方法
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太赫兹QCL技术研究进展
4
作者 沈昌乐 王雪敏 +6 位作者 黎维华 阎大伟 赵妍 罗跃川 彭丽萍 吴卫东 唐永建 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第19期109-116,共8页
综述了太赫兹QCL(THz QCL)有源区结构设计与制备、波导结构设计和频率控制3方面的基本原理及研究进展。THz QCL有源区薄膜厚度、组分和掺杂浓度的精确控制是材料制备过程的关键。通过提高注入电流和器件温度的稳定性可以有效减小THz QC... 综述了太赫兹QCL(THz QCL)有源区结构设计与制备、波导结构设计和频率控制3方面的基本原理及研究进展。THz QCL有源区薄膜厚度、组分和掺杂浓度的精确控制是材料制备过程的关键。通过提高注入电流和器件温度的稳定性可以有效减小THz QCL线宽和提高频率稳定性。随着器件功率和频率特性的提升,THz QCL将在通讯、成像和谱分析等技术领域获得广泛的应用。 展开更多
关键词 太赫兹 qcl 有源区 波导 频率稳定性
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QCL03清仓机的功率与最大爬坡度
5
作者 王桂梅 杨富贵 于治福 《煤矿机械》 北大核心 2002年第10期14-15,共2页
介绍了QCL0
关键词 qcl03清仓机 功率 爬坡能力 电机
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纳秒级窄脉冲QCL高精度驱动电源 被引量:2
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作者 崔玉琪 谢砚同 +1 位作者 黄麟舒 陈晨 《激光杂志》 北大核心 2015年第9期30-32,共3页
为了能够利用郎伯-比尔定律和红外光谱法基本原理应用于中红外一氧化碳气体检测,设计了一种纳秒级窄脉冲量子级联激光器(QCL)高精度驱动电源。本系统主控制器模块以TMS320F28335处理器为核心微控制器,硬件电路以双闭环控制系统来提高驱... 为了能够利用郎伯-比尔定律和红外光谱法基本原理应用于中红外一氧化碳气体检测,设计了一种纳秒级窄脉冲量子级联激光器(QCL)高精度驱动电源。本系统主控制器模块以TMS320F28335处理器为核心微控制器,硬件电路以双闭环控制系统来提高驱动电源的精度和稳定性,软件算法采用数字PID来实现频率、占空比、幅值均可调节的恒定驱动电流。利用本驱动电源对中心波数为4.65微米的QCL激光器进行驱动实验。结果显示,该系统线性度为99.95%,长期输出电流稳定度达到8×10-5,可应用于中红外一氧化碳气体检测。 展开更多
关键词 中红外气体检测 qcl驱动电源 纳秒级 窄脉冲 高精度 数字PID算法
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微型激光推动无人机的高精度QCL驱动器设计 被引量:1
7
作者 刘飞 林君 +1 位作者 王言章 陈晨 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第12期75-77,共3页
为了能够利用激光烧蚀原理驱动微型无人机,设计了量子级联激光器(QCL)驱动器。其主要包括电压产生模块、内环反馈恒流源模块、外环反馈模块、保护电路等。本QCL驱动器能够产生高精度的注入电流,且注入电流与驱动电压线性度达到99.93%。... 为了能够利用激光烧蚀原理驱动微型无人机,设计了量子级联激光器(QCL)驱动器。其主要包括电压产生模块、内环反馈恒流源模块、外环反馈模块、保护电路等。本QCL驱动器能够产生高精度的注入电流,且注入电流与驱动电压线性度达到99.93%。利用本驱动器对中心波数为2083 cm-1的QCL激光器进行驱动测试,QCL激光器输出功率可达到130 mW。结果表明,本驱动器可用于微型无人机。 展开更多
关键词 微型无人机 qcl驱动器 高精度 线性度
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基于QCL-TDLAS的NH3浓度测量仿真研究 被引量:10
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作者 禹迎春 王晗 +4 位作者 王志敏 张梦营 马磊磊 邹芳 亢俊健 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1255-1261,共7页
可调谐半导体激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)作为一种新型气体浓度测量技术被广泛应用于NH_3浓度测量领域。利用Matlab可视化建模仿真软件Simulink分别实现了以中远红外量子级联激光器(quantum casca... 可调谐半导体激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)作为一种新型气体浓度测量技术被广泛应用于NH_3浓度测量领域。利用Matlab可视化建模仿真软件Simulink分别实现了以中远红外量子级联激光器(quantum cascade laser,QCL)和近红外分布反馈式激光器(distributed feedback laser,DFB)做为光源的NH_3浓度TDLAS直接吸收测量仿真,并且分别在常温常压和烟气脱硝出口环境参数下理论分析了NH3浓度测量灵敏度、检测限和分辨率。仿真结果表明:与传统近红外DFB光源相比,QCL-TDLAS系统理论灵敏度高约50倍,检测限与分辨率可达ppb量级,痕量NH_3浓度测量能力得到大幅度提升。仿真过程和结果为QCL-TDLAS技术在NH_3浓度测量方面的研究提供了理论依据。 展开更多
关键词 qcl-TDLAS NH3浓度测量 直接吸收法 数值分析
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基于中红外QCL的痕量CO气体传感器 被引量:3
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作者 杨立华 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第7期60-62,66,共4页
为了减少CO爆炸给国民经济造成的巨大损伤,提出了一种能够快速地监测环境空气中痕量CO的气体传感器。由于CO分子基频吸收谱带的吸收线强要比泛频带和组合频带的吸收线强高出2~3个数量级,选择激射中心波长为4.65μm中红外量子级联激光器... 为了减少CO爆炸给国民经济造成的巨大损伤,提出了一种能够快速地监测环境空气中痕量CO的气体传感器。由于CO分子基频吸收谱带的吸收线强要比泛频带和组合频带的吸收线强高出2~3个数量级,选择激射中心波长为4.65μm中红外量子级联激光器(QCL)作为光源,同时再配合长光程Herriott气室提高了CO体积分数检测下限。同时,该传感器采用单光源双探测器差分光学结构,消除了电调制光源所带来的不稳定性。实验表明:该传感器CO体积分数检测下限为2×10-6,并且操作人员可以通过替换在不同波长下运行的中红外QCL来测量其它气体。 展开更多
关键词 一氧化碳 中红外 量子级联激光器 Herriott吸收气室 痕量气体测量
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用于多组分红外气体检测的多支路QCL驱动电源 被引量:1
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作者 苑隆寅 马光明 《电子器件》 CAS 北大核心 2020年第1期229-233,共5页
为了使激光器电源具备驱动群量子级联激光器(QCL)的能力,研制了一种新型多支路QCL驱动电源。在硬件方面,该驱动电源采用时分复用控制技术,使各支路的驱动电流在时间上错开,达到互不影响的效果。在软件方面,对MOSFET传输特性数据进行分... 为了使激光器电源具备驱动群量子级联激光器(QCL)的能力,研制了一种新型多支路QCL驱动电源。在硬件方面,该驱动电源采用时分复用控制技术,使各支路的驱动电流在时间上错开,达到互不影响的效果。在软件方面,对MOSFET传输特性数据进行分段拟合,提升了驱动电流线性度。实验结果表明,驱动电流线性度优于99.97%,长期稳定度优于4×10^-5。最后,利用该电源对4种不同波长的中红外QCL进行驱动试验,发光光谱正常,证明该驱动电源在实际应用中的可行性。 展开更多
关键词 电子电路 qcl驱动电源 时分复用 多支路 分段拟合
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In situ quantification of NO synthesis in a warm air glow discharge by WMS-based Mid-IR QCL absorption spectroscopy 被引量:1
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作者 Chuanqi WANG Junjie QIAO +5 位作者 Yijia SONG Qi YANG Dazhi WANG Qingyuan ZHANG Zhan SHU Qing XIONG 《Plasma Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第4期155-163,共9页
Nitric oxide(NO)is one of the most crucial products in the plasma-based nitrogen fixation process.In this work,in situ measurements were performed for quantifying the NO synthesis spatially in a warm air glow discharg... Nitric oxide(NO)is one of the most crucial products in the plasma-based nitrogen fixation process.In this work,in situ measurements were performed for quantifying the NO synthesis spatially in a warm air glow discharge,through the method of Mid-infrared quantum cascade laser absorption spectroscopy(QCL-AS).Two ro-vibrational transitions at 1900.076 cm^(-1) and 1900.517 cm^(-1) of the ground-state NO(X)were probed sensitively by the help of the wavelength modulation spectroscopy(WMS)approach to increase the signal/noise(S/N)level.The results show a decline trend of NO synthesis rate along the discharge channel from the cathode to the anode.However,from the point of energy efficiency,the cathode region is of significantly low energy efficiency of NO production.Severe disproportionality was found for the high energy consumption but low NO production in the region of cathode area,compared to that in the positive column zone.Further analysis demonstrates the high energy cost of NO production in the cathode region,is ascribed to the extremely high reduced electric field E/N therein not selectively preferable for the processes of vibrational excitation or dissociation of N_(2) and O_(2) molecules.This drags down the overall energy efficiency of NO synthesis by this typical warm air glow discharge,particularly for the ones with short electrode gaps.Limitations of further improving the energy cost of NO synthesis by variations of the discharge operation conditions,such as discharge current or airflow rate,imply other effective manners able to tune the energy delivery selectively to the NO formation process,are sorely needed. 展开更多
关键词 nitric oxide qcl absorption spectroscopy WMS energy efficiency warm air discharge
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Thermal Analysis of InAlAs/InGaAs/InP Mid-infrared QCLs Operating in CW Mode 被引量:1
12
作者 HE You jun, ZHANG Yong gang, LI Ai zhen (State Key Lab.of Function.Mater.for Inform., Shanghai Institute of Microsyst. and Inform.Technol., CAS,Shanghai 200050,CHN) 《Semiconductor Photonics and Technology》 CAS 2003年第3期158-161,共4页
A simulation method for the thermal analysis of InAlAs/InGaAs/InP mid-infrared quantum cascade lasers (QCLs) based on finite-element method (FEM) is presented. The thermal distribution of the QCLs on substrate-side or... A simulation method for the thermal analysis of InAlAs/InGaAs/InP mid-infrared quantum cascade lasers (QCLs) based on finite-element method (FEM) is presented. The thermal distribution of the QCLs on substrate-side or epilayer-side mounting forms is simulated and the results are compared. Results show that the epilayer-side mounting form has much better heat dissipation capability than the substrate-side mounting. 展开更多
关键词 qcls thermal analysis finite―element method thermal resistance
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基于数字PID算法的高精度QCL驱动电源设计
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作者 黄培花 刘阳 《激光杂志》 北大核心 2015年第4期31-33,共3页
为了满足量子级联激光器对高精度、高稳定驱动电源的需求,采用PID控制与DSP控制相结合的技术,设计并研制了一种基于数字PID算法的高精度QCL驱动电路,并进行了实验。结果表明,该系统的基准电压与输出电流成线性关系,其线性度达到99.992%... 为了满足量子级联激光器对高精度、高稳定驱动电源的需求,采用PID控制与DSP控制相结合的技术,设计并研制了一种基于数字PID算法的高精度QCL驱动电路,并进行了实验。结果表明,该系统的基准电压与输出电流成线性关系,其线性度达到99.992%。连续工作40h,驱动电流的偏差最大为0.0221mA,稳定度优于1.2×10-5,实现了系统的高精度、高稳定的设计目标,具有很好的应用价值。 展开更多
关键词 量子级联激光器 DSP PID 高精度
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QCL-SODP硫自养脱氮技术在废水脱氮中的应用 被引量:3
14
作者 刘波文 刘济忠 石井裕之 《环境生态学》 2020年第1期85-88,共4页
近年来,自养反硝化脱氮技术颇受重视,与传统异养反硝化脱氮相比,自养反硝化因无需外加碳源,节约运行成本,颇具优势。针对传统污水处理好氧生化后低碳氮比水体、生物脱氮效率低的问题,通过研究自主开发QCL-SODP载体硫自养脱氮技术,载体... 近年来,自养反硝化脱氮技术颇受重视,与传统异养反硝化脱氮相比,自养反硝化因无需外加碳源,节约运行成本,颇具优势。针对传统污水处理好氧生化后低碳氮比水体、生物脱氮效率低的问题,通过研究自主开发QCL-SODP载体硫自养脱氮技术,载体在高温改性条件下处理包埋了脱氮硫杆菌所必备的营养源,生化系统脱氮滤池采用升流式设计,反应过程中无需补充任何有机碳源。采用污水处理厂剩余污泥进行接种,成功驯化后,表面富集的脱氮硫杆菌可以利用总氮中的硝态氮和亚硝态氮作电子受体,利用载体里营养源(S、P、Ca等)做电子供体,将硝态氮转变为氮气进而降解总氮中的硝态氮,反应过程中无需调整p H、补充碱度。目前韩国80%污水厂采用该工艺脱氮,国内暂时停留在理论研究阶段,本公司国内完成中试应用,同时逐步开始工程化应用。 展开更多
关键词 硫自养脱氮 脱氮硫杆菌 qcl-SODP载体 异养反硝化
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基于BP神经网络模型的呼出气δ^(13)C、δ^(18)O同位素丰度测量方法研究
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作者 黄文彪 夏滑 +4 位作者 王前进 孙鹏帅 庞涛 吴边 张志荣 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2761-2767,共7页
碳13(^(13)C)尿素呼气试验在国内外作为检测幽门螺旋杆菌的“金标准”已被广泛采用,精准测量CO_(2)中碳(C)和氧(O)同位素特征对疾病诊断具有重大意义。可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)具有结构简单、响应速度快、灵敏度高等众多优... 碳13(^(13)C)尿素呼气试验在国内外作为检测幽门螺旋杆菌的“金标准”已被广泛采用,精准测量CO_(2)中碳(C)和氧(O)同位素特征对疾病诊断具有重大意义。可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)具有结构简单、响应速度快、灵敏度高等众多优点,在多个领域得到广泛应用,同时完全适用于气体同位素的测量研究。该研究面向人体呼出气体中的CO_(2)气体检测需求,基于直接吸收光谱技术,采用中心波长为4.32μm的量子级联激光器(QCL)结合光程为14 cm/44 mL的小容积气体吸收腔体,完成了同时测量^(16)O^(12)C^(16)O、^(18)O^(12)C^(16)O和^(16)O^(13)C^(16)O的多组分同位素气体浓度的实验系统。基于反向传播(BP)神经网络模型,降低直接吸收光谱系统中光源稳定性和测量样品气体波动带来的噪声干扰。结果表明:基于BP神经网络模型的同位素丰度测量精度与稳定性均优于吸光度峰值比法,^(16)O^(13)C^(16)O与^(18)O^(12)C^(16)O的浓度测量精度分别提高约1.27与1.58倍。Allan方差分析表明,当积分时间为106 s时,采用BP神经网络模型的^(13)C与^(18)O同位素丰度测量精度分别为0.97‰和1.47‰,相比吸光度峰值比法测量精度提高了约2.1倍与1.2倍。充分证明了基于BP神经网络模型的同位素丰度测量方法的可行性,为研制高精度同位素丰度传感器奠定基础。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS) 量子级联激光器(qcl) 反向传播(BP)神经网络模型 同位素丰度
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量子级联激光器热仿真与分析
16
作者 林青华 张东亮 +3 位作者 王锐 张程程 罗明馨 祝连庆 《半导体光电》 CAS 北大核心 2024年第1期84-89,共6页
针对大功率量子级联激光器对高散热能力的迫切需求,文章通过有限元法建立了常见器件结构的二维散热模型。在设置的热沉温度为293 K、波长为8.3μm、波导宽为8μm、发热功率为12.4 W的器件模型中,研究了不同器件散热结构和封装结构对量... 针对大功率量子级联激光器对高散热能力的迫切需求,文章通过有限元法建立了常见器件结构的二维散热模型。在设置的热沉温度为293 K、波长为8.3μm、波导宽为8μm、发热功率为12.4 W的器件模型中,研究了不同器件散热结构和封装结构对量子级联激光器的温度及热通量分布的影响,进而评价器件的散热能力。结果表明,正焊无电镀金双沟道脊器件、正焊有电镀金双沟道脊器件和倒焊器件的最高温度分别为546,409和362 K。在掩埋异质结器件中,正焊无电镀金器件、正焊有电镀金器件、倒焊器件的最高温度分别为404,401和361 K。与使用铜底座相比,使用金刚石底座的掩埋异质结倒焊器件有源区的最高温度为355 K。对模型热通量分布进行了分析,发现掩埋异质结器件的热量分布更加均匀,有源区温度更低,这表明掩埋异质结更适合高功率器件。 展开更多
关键词 量子级联激光器 散热模型 温度分布 热通量分布
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Exploration of high-speed 3.0 THz imaging with a 65 nm CMOS process
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作者 Min Liu Ziteng Cai +2 位作者 Jian Liu Nanjian Wu Liyuan Liu 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 2023年第10期78-85,共8页
This paper describes a promising route for the exploration and development of 3.0 THz sensing and imaging with FET-based power detectors in a standard 65 nm CMOS process.Based on the plasma-wave theory proposed by Dya... This paper describes a promising route for the exploration and development of 3.0 THz sensing and imaging with FET-based power detectors in a standard 65 nm CMOS process.Based on the plasma-wave theory proposed by Dyakonov and Shur,we designed high-responsivity and low-noise multiple detectors for monitoring a pulse-mode 3.0 THz quantum cascade laser(QCL).Furthermore,we present a fully integrated high-speed 32×32-pixel 3.0 THz CMOS image sensor(CIS).The full CIS measures 2.81×5.39 mm^(2) and achieves a 423 V/W responsivity(Rv)and a 5.3 nW integral noise equivalent power(NEP)at room temperature.In experiments,we demonstrate a testing speed reaching 319 fps under continuous-wave(CW)illumina-tion of a 3.0 THz QCL.The results indicate that our terahertz CIS has excellent potential in cost-effective and commercial THz imaging and material detection. 展开更多
关键词 power detectors quantum cascade laser(qcl) CMOS image sensor(CIS) TERAHERTZ
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Rapid Detection of Accelerants in Fire Debris Using a Field Portable Mid-Infrared Quantum Cascade Laser Based Analyzer
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作者 Hao Huang Yongfeng Zhang +6 位作者 Fuqiang Dai Xiaobo Yan Altayeb Hamdalnile Liyun Wu Tingting Zhang Haowen Li Frank Inscore 《Open Journal of Applied Sciences》 CAS 2023年第5期746-757,共12页
Arson presents a challenging crime scene for fire investigators worldwide. Key to the investigation of suspected arson cases is the analysis of fire debris for the presence of accelerants or ignitable liquids. This st... Arson presents a challenging crime scene for fire investigators worldwide. Key to the investigation of suspected arson cases is the analysis of fire debris for the presence of accelerants or ignitable liquids. This study has investigated the application and method development of vapor phase mid-Infrared (mid-IR) spectroscopy using a field portable quantum cascade laser (QCL) based system for the detection and identification of accelerant residues such as gasoline, diesel, and ethanol in fire debris. A searchable spectral library of various ignitable fluids and fuel components measured in the vapor phase was constructed that allowed for real-time identification of accelerants present in samples using software developed in-house. Measurement of vapors collected from paper material that had been doused with an accelerant followed by controlled burning and then extinguished with water showed that positive identification could be achieved for gasoline, diesel, and ethanol. This vapor phase mid-IR QCL method is rapid, easy to use, and has the sensitivity and discrimination capability that make it well suited for non-destructive crime scene sample analysis. Sampling and measurement can be performed in minutes with this 7.5 kg instrument. This vibrational spectroscopic method required no time-consuming sample pretreatment or complicated solvent extraction procedure. The results of this initial feasibility study demonstrate that this portable fire debris analyzer would greatly benefit arson investigators performing analysis on-site. 展开更多
关键词 Quantum Cascade Laser (qcl) Mid-Infrared Spectroscopy Fire Debris Analysis Gasoline Vapor Detection Ignitable Liquids
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基于量子级联激光的机动车尾气遥测系统设计
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作者 刘硕 路兴杰 +4 位作者 吴才章 燕迎春 王伟鹏 陈滢锜 赵志科 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1019-1025,共7页
量子级联激光凭借其高灵敏度,高输出功率,窄线宽等特点应用于各类气体的遥感检测。本文采用波长调制光谱(WMS)技术设计了一种基于量子级联激光器的机动车尾气遥测系统。激光器的调制驱动信号由低频锯齿波和高频正弦波叠加而成,可有效抑... 量子级联激光凭借其高灵敏度,高输出功率,窄线宽等特点应用于各类气体的遥感检测。本文采用波长调制光谱(WMS)技术设计了一种基于量子级联激光器的机动车尾气遥测系统。激光器的调制驱动信号由低频锯齿波和高频正弦波叠加而成,可有效抑制背景噪声,极大提高了检测灵敏度。系统以波长为632.8 nm的连续激光作为信标光,精确调节合束镜和反射镜之间的角度,保证信标光束与四台量子级联激光器发出的中红外激光光束同轴,实现光源可视化对瞄。光源穿过开放光路中尾气后的光强信号被红外探测器所采集并转换为电信号,经I/V放大后,通过锁相放大器将与被测气体浓度成正比关系的二次谐波分量提取出来,实现对一氧化氮、碳氢化合物、一氧化碳及二氧化碳四种尾气组分同时检测并避免相互干扰。经测试,系统探测信号与气体浓度表现出极强的相关性,系统动态测试的相对误差绝对值小于5%,检测光程可达16 m,至少满足三车道同时检测。 展开更多
关键词 量子级联激光 波长调制光谱 机动车尾气 遥感检测
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纳秒级脉冲型群红外量子级联激光器驱动电源 被引量:30
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作者 党敬民 翟冰 +2 位作者 高宗丽 陈晨 王一丁 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2209-2216,共8页
由于红外混合气体的检测方法要求电源具有驱动群红外量子级联激光器(QCL)的能力,本文设计并研制了一种新型群QCL驱动电源。为了避免驱动电流多路输出的交叉影响,该电源采用了时分复用控制方案,并结合高速模拟比例-积分(PI)反馈,实现了... 由于红外混合气体的检测方法要求电源具有驱动群红外量子级联激光器(QCL)的能力,本文设计并研制了一种新型群QCL驱动电源。为了避免驱动电流多路输出的交叉影响,该电源采用了时分复用控制方案,并结合高速模拟比例-积分(PI)反馈,实现了每一条输出支路电流的独立调节。系统采用脉冲频率调制(PFM)与脉冲宽度调制(PWM)相结合的方法,改善了驱动脉冲的频率及脉宽特性,确保了各支路激光器均工作在最佳状态。利用该驱动电源对中国科学院半导体所研制的中心波长分别为4.8,7.49,7.71和10.7μm的4种QCL进行了驱动测试。结果表明:在长时间(220h)运行中,系统驱动电流长期稳定度为4.62×10-6,线性度为0.029 1%,满足驱动群量子级联激光器的要求,为红外混合气体的检测提供了可靠的保障。 展开更多
关键词 红外混合气体检测 群红外量子级联激光器(qcl 驱动电源 时分复用(TDM)
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