Quantum Cascade Laser by Alpes Lasers

Unipolar Quantum Cascade Laser

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応用例

Application
- Alpse Lasers SA -

量子カスケードレーザは、パワフルで信頼性の高い中領域の赤外線ソースを必要とす以下に述べるるさまざまなアプリケーションでご使用頂けます。

生産現場でのプロセス監視：	①半導体組み立て工程ににおける汚染 ②食品製造工程、③醸造工程、④燃焼診断
生命科学と医療への応用：	①医学診断法、②生物学的汚染物質
警備補助機器：	①薬または爆発性発見
軍事：	①化学/生物学的媒介物の検出、②秘話通信

ほとんどの化合物は、3～15μmの中赤外領域において基本的な振動・回転などの運動モードを持っています。このことはガスの検出や分光学にとって非常に重要な事柄です。さらに重要なことは、大気には約 3～5μm と8～12μm の2個所にいわゆる大気の窓が存在することです。この2個所の大気の窓の高い透明性は遠隔探査（Remote Sencing）を可能にしています。例えば二酸化炭素の吸収ラインと相対強度分布は以下のとおりです。：

波長(m)	相対吸収度
1.432	1
1.602	3.7
2.004	243
2.779	6800
4.255	69000

さらに良いことに、中赤外領域は可視光よりも波長が長いため、空気中のほこりとか雨滴によって引き起こされるレイリー散乱が少なく、レーダ、レンジング、衝突防止システム、秘話通信システム等のアプリケーションには適しています。例えばレイリー散乱は1μm～10μmの波長の間では10E4のオーダーで減少します。

検出技術

○ ダイレクト吸収測定法 では、中赤外光が検出対象化学物質が含まれているチャンバーを通過するとき、光の吸収が起こり、ビームの強度変化が記録されます。この測定方法は装置が簡単にできる利点があり、光は導波路とか光ファイバを通って検出対象化学物質まで導かれます。

○ 周波数変調測定法 では、被検出化学物質の吸収波長を中心にレーザ波長を周期的に変化させます。セル内での吸収は通常ロックインの技術を使い、レーザ波長の変化 (FM変調) をAM変調としてモニターされます。TILDAS方法の長所は感度がよいことです。

第一に、光源波長を変調し出力のＡＣ信号は、被測定ガスで吸収が起こった時のみ現れます。第２にこの信号は、変化の遅いバックグランド吸収と能率的分離することが出来ます。この理由から、この技術は幅が狭い測定光でよく働き、レーザ光などの波長は幅の狭い光を必要とします。この技術は、Distributed Feedback Quantum Cascade Laser（DFB-QCL）ですでにうまく適用されました。

○ 光音響法では、測定光線は一定の間隔で振幅変調され、被測定物質を含むチャンバーを照射します。被測定物質で吸収され、熱膨張を繰り返した化学製品の周期的な音を発生します。この音はマイクで拾われます。光音響法の2つの非常に重要な長所は：

音響信号は、非測定分子が存在し吸収が起こったときだけ観測される。

測定に高価な赤外線検出器を必要としない。

これらの理由から、光音響法は、安価で非常に感度のよいシステムを組む可能性があります。しかしながら究極的な感度は光源の光出力によって制限されます。

○ Alps Lasers SAの主要顧客リスト

Jet Propulsion Laboratory (USA)

Vienna University of Technology (Austria)

Physical Sciences Inc. first QCL based product(USA)

Aerodyne (USA)

Scuola Normale de Pisa (Italy)

Orbisphere (Switzerland)

Cascade Technologies(Scotland) は、量子カスケードレーザの応用分野で世界一のリーダーです。同社は、量子カスケードレーザを容易に使うことの出来るシステムを開発しました。同社は、多くのアプリケーションでガスセンサーの基盤を確立いたしました。このガスセンサーの主な特徴は、PPTオーダの高い感度、リアルタイム測定を可能にし、また室温で動作し消耗品を必要としません。