8/27/2021，光纖在線訊，日本濱松光子Hamamastu和先進(jìn)工業(yè)科技國家研究院AIST 本月25日在日本東京聯(lián)合宣布研發(fā)出一種用于監(jiān)測火山爆發(fā)的高靈敏度全光可持氣體傳感系統(tǒng)。除了可以提供對火山口附近火山氣體的長時(shí)間穩(wěn)定監(jiān)控外，該產(chǎn)品還可以用于化學(xué)工廠里毒氣泄漏監(jiān)控以及大氣環(huán)境監(jiān)控。

該系統(tǒng)內(nèi)置了一只濱松開發(fā)的小型化的波長掃描量子級聯(lián)激光器QCL。相比此前的產(chǎn)品，這款新的QCL激光器尺寸只有150分之一，可以說是世界最小的QCL。AIST負(fù)責(zé)為該產(chǎn)品開發(fā)了驅(qū)動系統(tǒng)，保證該QCL可以安裝在一臺手持式分析儀上。

        濱松超小型QCL激光器
波長掃描QCL的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵是內(nèi)置的MEMS衍射光柵，用來實(shí)現(xiàn)對激光的散射、反射，選擇等�；�于濱松原有的MEMS技術(shù)，開發(fā)者完全重新設(shè)計(jì)了QCL的MEMS衍射光柵，將尺寸縮小到傳統(tǒng)產(chǎn)品的十分之一。研究團(tuán)隊(duì)還利用一個(gè)小型磁鐵來提高安裝精度（0.1微米級），減小尺寸，最后成品的尺寸是13×30×13 mm(W×D×H)，波長掃描范圍7到8微米，可以很好適合二氧化硫和硫化氫等火山氣體的監(jiān)測。

為實(shí)現(xiàn)可調(diào)波長，研究者采用了基于量子效應(yīng)的器件設(shè)計(jì)技術(shù)，在QCL的光發(fā)射層采用了所謂的anti-crossed dual upper-state設(shè)計(jì)。

配合AIST開發(fā)的驅(qū)動系統(tǒng)，該波長掃描QCL可以實(shí)現(xiàn)20ms內(nèi)的中紅外光譜波長掃描輸出。這種快速光譜輸出有助于對瞬態(tài)現(xiàn)象的分析，其光譜精度可以達(dá)到15nm, 最大輸出功率150mw。

當(dāng)前，絕大多數(shù)研究火山氣體的分析儀采用的電化學(xué)傳感器，其中的電極決定了分析儀的性能，但是因?yàn)殚L時(shí)間暴露在有毒氣體中，很容易性能下降。相比之下，全光的氣體分析儀更長壽，也不太需要維護(hù)，只是所需的光源通常體積較大，不便于安裝到火山口。基于濱松新的小型化QCL激光器的新型氣體分析儀完美解決了這些問題。

預(yù)計(jì)最終產(chǎn)品將在2022年正式發(fā)售。
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