激光法检测气体(主流是 TDLAS 可调谐半导体激光吸收光谱)的底层物理原理是:分子光谱指纹 + 比尔 - 朗伯定律。
每一种气体分子只在特定波长吸收光子,相当于分子独有的 “光谱指纹”。当激光波长刚好匹配分子振动或者转动能级跃迁时,气体分子吸收激光能量,透射光强下降,遵循比尔 - 朗伯定律。由于激光单色性极窄,可以精准锁定单一条吸收谱线,避开其他气体的吸收峰,交叉干扰远小于电化学、NDIR 红外。
底层物理原理一样,做出来的产品功能和价格却差很多,主要产品选用了不同激光器,产品的应用场景不同。下面简单解释下不同激光器。
激光器主要有三种:QCL,ICL和 Vcsel,DFB。
1. QCL 量子级联激光器 Quantum Cascade Laser
波段:中红外(短波3~6 μm+长波6~25 μm)
应用:适合痕量检测
举例:波海尔欣光电
2、ICL 带间级联激光器 Interband Cascade Laser
波段:中红外短波(3~6 μm )
应用:适合甲烷、CO、丙烷这类在 3~4μm 有吸收的气体
举例:山东微感的CO和乙烷
3、VCSEL垂直腔面发射激光器 Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser
波段:大多是近红外(0.76~2μm)
应用:适合甲烷、H₂O、O₂、CO2 近红外泛频吸收峰
举例:山东微感的CO2
4、DFB分布式反馈激光器Distributed Feedback
波段:近红外(0.75~2μm)
应用:适合甲烷、O2,丙烷等
举例:合肥清芯传感