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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

來源:先鋒科技(香港)股份有限公司   2025年08月07日 11:21  

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。

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1)連續工作(CW)半導體模塊

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  • 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

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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

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  • 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;

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多波長脈沖光源

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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);

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短脈沖光源

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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。

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超短脈沖光源

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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。

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4)光纖耦合輸出 QCW 二極管陣列

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  • 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;

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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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