@)重喷科技院 CHONGQING UNIVERSITY OF SCIENCE TECHNOLOGY 第五章半导体激光气体 分析仪原理
第五章 半导体激光气体 分析仪原理
重科技院 CHONGQING UNIE RSTY OF SCIENCE A TEOINOI OGY 半导体激光器和光电探测器 二、激光气体分析仪的工作原理 目录(三、技术优势与发展方向 四、典型产品及其应用 五、调校、维护和检修
2 二、激光气体分析仪的工作原理 第 2 页 目 录 三、技术优势与发展方向 一、半导体激光器和光电探测器 四、典型产品及其应用 五、调校、维护和检修
重科技院 CHONGQING UNIE RSTY OF SCIENCE A TEOINOI OGY >半导体激光吸收光谱技术DLAS, Diode Laser Absorption Spectroscopy)最 早于2世纪70年代提出。随着半导体激光技术在20世纪80年代的迅速发展, DLAS技术开始应用于大气研究、环境监测、医疗诊断和航空航天等领域
➢半导体激光吸收光谱技术(DLAS，Diode Laser Absorption Spectroscopy)最 早于20世纪70年代提出。随着半导体激光技术在20世纪80年代的迅速发展， DLAS技术开始应用于大气研究、环境监测、医疗诊断和航空航天等领域
重科技院 CHONGQING UNIE RSTY OF SCIENCE A TEOINOI OGY DLAS技术的现场在线分析仪器的优势: 可实现现场原位测量 无需采样和样品处理系统 测量准确、响应迅速 维护量小等显著优势
DLAS技术的现场在线分析仪器的优势： 可实现现场原位测量 ➢无需采样和样品处理系统 ➢测量准确、响应迅速 ➢维护量小等显著优势
重科技院 CHONGQING UNIE RSTY OF SCIENCE A TEOINOI OGY 激光发射模块 光电传感模块 测量环境 半导体激 器驱动 ←光谱分析← 数据采集 分析和控制模块 半导体激光气体分析仪的结构十分简单,主要由以下三部分 构成: (1)激光发射模块—半导体激光器; >(2)光电传惑模块——光电探测器; (3)分析控制模块—放大和信号处理电路
➢ 半导体激光气体分析仪的结构十分简单，主要由以下三部分 构成： ➢ (1)激光发射模块——半导体激光器； ➢ (2)光电传感模块——光电探测器； ➢ (3)分析控制模块——放大和信号处理电路
重科技院 CHONGQING UNIE RSTY OF SCIENCE A TEOINOI OGY 51半导体激光器 和光电探测器
5.1 半导体激光器 和光电探测器
@ 重科技院 CHONGQING UNIE RSTY OF SCIENCE A TEOINOI OGY 51.1半导体激光器 (1)自发辐射、受激辐射和受激吸收 发辐射:处于高能级的 初态 原子是不稳定的,即使没 有任何外界光场作用,它 也有可能自发地跃迁到低 能级,并且发射一个频率 终态 为卩、能量为h=E2-E1 图5-1自发辐射 的光子,这种光发射称为 自发辐射
(1)自发辐射、受激辐射和受激吸收➢自发辐射：处于高能级 的 原子是不稳定的，即使没 有任何外界光场作用，它 也有可能自发地跃迁到低 能级，并且发射一个频率 为 、能量为 的光子，这种光发射称为 自发辐射。 图5-1 自发辐射 hv = E2 − E1 5.1.1 半导体激光器 v
重科技院 CHONGQING UNIE RSTY OF SCIENCE A TEOINOI OGY 初态 受激辐射:处于高能级 的原子,还可能在能量为 E 的外来光子的激励下受激 地跃迁到低能级E1,并 E 发射与外来激励光子完全 ●终态 相同的光子,这种辐射称 为受激辐射。 图5-2受激辐射
➢受激辐射：处于高能级 的原子，还可能在能量为 的外来光子的激励下受激 地跃迁到低能级 E1，并 发射与外来激励光子完全 相同的光子，这种辐射称 为受激辐射。 图5-2 受激辐射 hv = E2 − E1
重科技院 CHONGQING UNIE RSTY OF SCIENCE A TEOINOI OGY E 终态 受激吸收:受激吸收是 E 受激辐射的反过程。处 于低能级的原子,在 能量为h=E2-E1 初态 的外来光子激励下,吸 收该光子并受激跃迁到 图5-3受激吸收 高能级E2
➢受激吸收：受激吸收是 受激辐射的反过程。处 于低能级 的原子，在 能量为 的外来光子激励下，吸 收该光子并受激跃迁到 高能级 。 hv = E2 − E1 E2 图5-3 受激吸收
重科技院 CHONGQING UNIVE RSITY OF SCIENCE TEOINOIOGY (2)泮导体激光发射原理 >半导体激光器又称二极管激光器 iode laser),由P型和N型半导体材 料的二极管PN结构成,由注入电流激励 >在PN结上施加正向偏压,电子和空穴分别从N型区和P型区注入到二 极管结区,在交界处,多数载流子运动形成自建场
(2)半导体激光发射原理 ➢半导体激光器又称二极管激光器(Diode Laser)，由P型和N型半导体材 料的二极管P-N结构成，由注入电流激励。 ➢在P-N结上施加正向偏压，电子和空穴分别从N型区和P型区注入到二 极管结区，在交界处，多数载流子运动形成自建场