Quantel 激光器：QCW 半導體激光器與脈沖激光器的多領域應用解析

半導體激光器具有多種優勢，在各種應用中都不*或缺。半導體激光器的主要優點之一是體積小巧，便于攜帶。它們外形小巧，可以輕松集成到各種設備和系統中。本篇內容主要介紹 QCW 半導體激光器、中遠紅外量子級聯激光器。

QCW 半導體激光器 

基于獨到的 LD Bar 條封裝技術，Quantel 提供準連續（QCW）、連續（CW）激光二極管堆棧及模塊，所有模塊都采用可靠的傳導散熱技術；同時，Quantel 半導體激光部門具備完整的振動、沖擊、溫度循環、耐輻射測試與老化能力，可提供宇航級產品。產品覆蓋垂直疊陣（V-Stacks）、水平疊陣(H-Stacks)、一體式高亮度光源、OEM 板卡級高亮度光源、光纖輸出光源等。產品經過美國國家航天航空局（NASA）、歐洲航天局（ESA）、日本航天局等多個空間項目以及美國勞倫斯·利弗莫爾（LLNL）等高功率激光裝置驗證。在 LD 模塊的基礎上，Quantel 推出多個波長的高重頻、高平均功率、納秒 -微秒脈寬準連續光源，廣泛用于光聲光譜、3-D 閃光激光雷達等應用。板卡級 OEM 模塊則可輕松集成于用戶的系統中。

1）連續工作（CW）半導體模塊

• 波長范圍 :790nm-980nm；

• 功率范圍 :20W-60W；

• 發散角度 :10×° 38°；

• 快軸準直角度（FAC）:<0.5°；

• 宇航級驗證；

2） QCW 半導體激光堆棧

非連續工作半導體激光器包括垂直疊陣（V-Stacks）、水平疊陣 (H-Stacks) 產品，可用于固體激光器泵浦（DPSS）及脫毛、嫩膚及光聲等醫療相關應用。

• 808, 880, 915, 940, 980等多個波長選擇；

• Bar 條數目 :1-25/Stack；

• Pitch between bars:400-5000µm；

• 峰值功率 /bar: 可達 500W；

• 波長 :790-980nm（每個 Stack 可封裝多個不同波長）；

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

• 快軸準直角度（with FAC）:<0.5°；

• 指向性（bar 與 bar 之間）:±3mrad；

• 工作穩定 :-50℃ -85℃；

3）脈沖 LD 光源

將 QCW 堆棧與小型化脈沖驅動源、散熱器等結合，Quantel 提供脈沖能量可達 4mJ、ns 脈沖寬度、重頻 1kHz - 500kHz 的多個波長的 QCW 光源，廣泛應用于超聲波產生、光聲光譜、TOF 測距、3D 閃光汽車激光雷達等應用。

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 等波長可選；

• 快軸準直；

• 高可靠性（壽命 >1×109 發）；

• 堅固可靠的封裝；

多波長脈沖光源

在光聲光譜研究中通常需要多個波長的光源。Quantel 通過將多種波長 LD 及其驅動封裝在堅固可靠的外殼中，為光聲光譜提供小型化、緊湊型、多波長、高重頻納秒光源，可用于研究以及系統集成。

• 最高集成 4 個波長激光器；

• 高達 8mJ 總能量 /24W 總平均功率；

• 6kHz重頻（10kHz突發模式）；

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 測距和 3D 閃光雷達提供理想照明。

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 種波長可選：808，915，940&980nm

• 傳導散熱；

• 結構緊湊；

• 抗沖擊、震動設計；

• 光纖可拆卸更換；

主要應用 :

• 泵浦源；

• 醫療激光；

• 空間激光；

• 光譜學；

5）可編程控制半導體模塊

IALDA（Individual addressable laser diode array）系列獨立尋址可編程控制半導體激光器專注印刷、精密打標應用，陣列激光器中每個單獨的發光點可以實現獨立供電。

• 發光點數目 :20；

• 輸出功率 :2W/ 發光點，整體 40W；

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

• 輸出波長 :830nm（標準），808nm、9XXnm 可選；

6）高功率泵浦模組

多個 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 120kW 峰值功率 @ 940 & 980nm；

• 單行高達 250kW 峰值功率 @880nm；

• 8 行矩陣可提供高達 1MW 峰值功率；

• 可提供集成在后背或分立式驅動器；

• +10℃ ~ +40℃環境無去離子水運行；

• 1G ~ 10G 使用壽命；

中遠紅外量子級聯激光器

量子級聯激光器（Quantum Cascade Laser, QCL）采用疊層結構的半導體，利用帶間能級可調諧的產生中紅外 - 遠紅外激光。很多氣體分子、有機物的吸收光譜峰值位于中遠紅外波段，通過調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），廣泛用于環境及安防方面的氣體分子及有機物偵測。Cascade 激光器的核心為半導體激光芯片，需要外圍制冷、溫控、恒流才能支持穩定、安全工作以及調諧輸出。美國 Block Engineering 公司提供集成式 QCL 光源，以及 OEM 級別的微型 QCL。同時，Block Engineering 公司還提供中遠紅外探測器及成套化學氣體偵測系統。

1） LaserTune 一體式量子級聯激光器

LaserTune 為集成式 QCL 中遠紅外激光器，激光管、控制器集成于小體積機箱內，開機即用。可通過集成的觸屏控制，也可通過無線網絡遙控。用戶可通過介面控制激光器的溫度、電流、脈沖特性等，也可運行手動、步進、掃描調諧。掃描速度可達 25cm-1/ms，脈沖寬度 20 ~ 200ns 可調，重頻可達 3MHz，最高 15% 占空比，支持內觸發、外觸發。

• 5.4 - 12.8µm 無間隙調諧（Δν>1050cm-1）；

• 可配置4 個內置激光頭；

• 25cm-1/ms 快速掃頻；

• 優秀的指向穩定性；

• 單體全集成方案；

• 彈性、用戶油耗介面；

• 可用于 OEM 及手持應用；

2）Mini-QCL 迷你量子級聯激光器

Mini-QCL 為 LaserTune 的迷你版。在 1 英寸見方的體積內提供 250cm-1 的調諧范圍，適合 OEM 使用。Block Engineering 同時提供迷你驅動器，可驅動多個 Mini-QCL 模塊。Mini-QCL 可 OEM 集成至多種光譜設備中，例如光聲光譜，環形腔衰蕩光譜，顯微紅外光譜及 AFM 等。

• 非常緊湊，1 英寸見方，75g；

• 調諧范圍可達 1000cm-1（多個模塊組合）；

• 可指定 250cm-1 特定調諧范圍；

• 人眼安全，無燃爆風險；

3）LaerWarn 開路式化學品探測系統

LaserWarn 為一臺基于 TDLAS 的化學品識別系統，可在數秒內監測數百平米內的化學武*成份、工業有毒氣體等，用于人身和設備保護。采用人眼安全的紅外激光，LaserWarn 可實現寬范圍監控，可偵測不同濃度的多種化學品，而無需多點布局。

• 可識別 300m 范圍的化武分子與工業有害氣體分子；

• 室內外上千平米覆蓋，人眼安全遠紅外激光；

• AI 驅動軟件，同時識別多種化學物；

• 簡便，多級圖形化用戶介面選項；

• 用戶訂制、可添加的化學品庫；

• IP66 認證版本，適合惡劣環境；

• 固定及移動式配置；

• 多語言界面；

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