1. Láser de Infrarrojo MedioLongitud de onda de emisión y cobertura de la línea de absorción de gas

Láser icl:

Cubre la banda de 3 - 6 micras y cubre las líneas de absorción más fuertes de gases como metano (ch), monóxido de carbono (co), dióxido de carbono (co2) y óxido nítrico (no), con una intensidad de absorción varios órdenes de magnitud más alta que otras regiones infrarrojas. Por ejemplo, el láser ICL de nanoplus, alemania, puede proporcionar una longitud de onda central arbitraria de 3000nm - 6000nm y es adecuado para la detección de gases de alta sensibilidad.

Láser dfb:

Cubre principalmente la banda de menos de 3,5 micras y es adecuado para la detección de oxígeno (o₄ o), metano (ch), monóxido de carbono (co) y otros gases. Sin embargo, su densidad de potencia umbral en la banda superior a 3 micras ha aumentado significativamente y su rendimiento es limitado.

Láser qql:

Cubre la banda de 4 - 12 micras y es adecuado para la detección de gases de longitud de onda larga (como so IC y no ic), pero la densidad de potencia umbral dentro de 4 micras es extremadamente alta, y los problemas de consumo de energía y fiebre son prominentes.

Sugerencias de selección:

Si la línea de absorción de gas objetivo es de 3 - 6 micras (como ch, CO、NO)， Se prefiere el láser icl, cuya longitud de onda coincide con la altura de la línea de absorción de gas y la sensibilidad es óptima.

Si se detecta que la línea de absorción de gas está en menos de 3,5 μm (por ejemplo, o₄ o, CH ₄ el láser dfb es una opción de bajo costo.

Para cubrir una longitud de onda superior a 6 micras (por ejemplo, so¿ c, no¿ c), el láser qql es la única opción, pero debe aceptar su alto consumo de energía y costo.

2. densidad de potencia umbral y consumo de energía

Láser icl:

Con una densidad de potencia umbral mínima en la banda de 3 - 6 micras, como el láser ICL id3250hhlh de thorlabs a una longitud de onda de 3,5 micras, la densidad de corriente umbral es significativamente inferior a la de qql y el consumo de energía es de solo 150 MW (temperatura de funcionamiento de 20 ° c), adecuado para dispositivos portátiles.

Láser dfb:

La densidad de potencia umbral en la banda inferior a 3,5 micras es baja, pero el rendimiento por encima de 3 micras ha disminuido drásticamente, por lo que es necesario sopesar la demanda de longitud de onda y el consumo de energía.

Láser qql:

La densidad de potencia umbral es extremadamente alta dentro de 4 micras, por ejemplo, qql de longitud de onda de 11 micras requiere una corriente de entrada más alta, problemas de consumo de energía y calefacción significativos, y necesita estar equipado con un sistema de disipación de calor de alta eficiencia.

Sugerencias de selección:

Los láseres ICL son preferidos en escenarios alimentados por baterías o portátiles (como la telemetría de gases de escape de vehículos de motor y el análisis de respiración médica), y sus características de bajo consumo de energía pueden prolongar la duración del equipo.

Los sistemas fijos de monitoreo industrial (como la detección de gases de combustión) pueden aceptar el alto consumo de energía de qql a cambio de una cobertura de longitud de onda larga.

3. potencia de salida y sensibilidad de detección

Láser icl:

El valor típico de la Potencia de salida es de 5 MW (20 ° c), aunque es inferior a qql, pero al seleccionar la línea de absorción más fuerte del gas (como CH ₄ en 3,3 micras), se puede lograr la sensibilidad de detección de nivel ppb. Por ejemplo, los sensores fotoacústicos mejorados con cuarzo basados en ICL han logrado la detección de concentraciones de metano y etano en el nivel ppb.

Láser dfb:

La Potencia de salida es baja, pero a través de la estabilidad del ancho de línea estrecho y la longitud de onda alta, se puede lograr una detección de nivel ppm en la banda < 3,5 micras, que es adecuada para escenarios como el monitoreo ambiental.

Láser qql:

La Potencia de salida puede alcanzar cientos de milivatios, apoyando la detección de gases de alta concentración o sistemas de largo alcance óptico, pero la alta potencia puede desencadenar efectos no lineales, por lo que es necesario optimizar el diseño del camino óptico.

Sugerencias de selección:

La detección de gases traza (como el análisis médico de respiración y el monitoreo ambiental) da prioridad a los láseres icl, cuya sensibilidad óptima se puede lograr con una coincidencia de línea de baja potencia y alta absorción.

El monitoreo de gases de alta concentración (como el control de procesos industriales) o sistemas de largo alcance óptico (como tdlas de circuito óptico abierto) pueden considerar láseres qql.

4. costos y madurez de la industrialización

Láser icl:

En la actualidad, solo unos pocos fabricantes como nanoplus pueden proporcionar productos de longitud de onda de 3 - 6 micras, que son más caros (el precio de un solo láser es de unos decenas de miles de dólares), pero el proyecto europeo mirphab reduce el tamaño y el costo a través del proceso de integración a base de silicio, y se espera que logre aplicaciones de consumo en el futuro.

Láser dfb:

La tecnología es madura y de bajo costo (un solo láser cuesta unos miles de dólares), pero la cobertura de longitud de onda es limitada y es difícil satisfacer las necesidades de detección de alta sensibilidad de infrarrojo medio.

Láser qql:

El costo es más alto (el precio de un solo láser es de unos decenas de miles de dólares estadounidenses), y es necesario apoyar circuitos de disipación de calor y conducción eficientes para aumentar aún más el costo del sistema.

Sugerencias de selección:

Los láseres dfb se seleccionan en escenarios con presupuestos limitados y necesidades de longitud de onda inferiores a 3,5 micras.

Elija láseres ICL para escenarios con sensibilidad extremadamente alta y presupuesto suficiente (como médicos, respetuosos con el medio ambiente).

Los láseres qql se seleccionan en escenarios con necesidades de longitud de onda larga y que aceptan altos costos.

5. comparación de escenarios de aplicación típicos

escenarios de aplicación	Láser recomendado	ventaja central
Telemetría de gases de escape de vehículos de motor	ICL	Cubre las líneas de absorción más fuertes de co, no y otros gases, soporta dispositivos portátiles de bajo consumo de energía y monitorea los componentes de emisiones de escape en tiempo real.
Análisis de la respiración médica	ICL	Se detectan trazas de 13co, no y otros componentes en el gas exhalado, se diagnostican enfermedades como la infección por helicobacter pylori y el asma, y la sensibilidad alcanza el nivel ppb.
Control de procesos industriales	QCL	La alta potencia apoya el sistema de largo alcance óptico, monitorea las altas concentraciones de gases como sonenenebl y no en los gases de combustión, y tiene una fuerte capacidad antiinterferencia.
Monitoreo Ambiental	DFB/ICL	La banda de menos de 3,5 micras se selecciona para dfb (por ejemplo, detección de Ch y co), y la banda de 3 - 6 micras se selecciona para ICL (por ejemplo, detección de h₄ o, hcl), equilibrando el costo y la sensibilidad.