【FAQ】量子级联激光器（QCL）_滨松光子学商贸(中国)有限公司

【FAQ】量子级联激光器（QCL）

王梓（wz@hamamatsu.com.cn）,刘善良（lsl@hamamatsu.com.cn）

常见问题

Q1. 滨松QCL的波长覆盖范围？
Q2. 滨松QCL的产品线有哪些？
Q3. QCL出射的光束是什么模式？
Q4. QCL出射光的发散角是多少？
Q5. A11331-0xH如何调节准直？
Q6. CW-QCL的产品型号解释？
Q7. QCL的datasheet的具体参数如何理解？
Q8. 滨松CW-QCL的安装方式？
Q9. CW-QCL的输入电压、电流参数分别为多少？
Q10. 滨松内置透镜型的QCL有什么优势？
Q11. 滨松pulsed-QCL的安装方式？
Q12. 滨松pulsed-QCL的脉宽最大为多少？
Q13. 滨松pulsed-QCL的脉宽和重复频率可以同时调谐吗？
Q14. pulsed-QCL datasheet中给出的功率参数怎么解释？
Q15. 最新推出的脉冲蝶形QCL和TO封装的QCL有什么区别吗？
Q16. 滨松QCL的储存条件是什么？
Q17. QCL内部有隔离器吗？
Q18. pulsed-QCL在气体测量中的使用方式？
Q19. EC-QCL占空比、重频等是否可调？ New
Q20. QCL的安装和操作注意事项有哪些？
Q21. 如果发现TEC控制器不能稳定控温，应该怎么办？
Q22. QCL输出波长如何进行标标定？
Q23. EC-QCL的MEMS的频率应该设置为多少最合适？
Q24. EC-QCL的QCL operation的输入信号与MEMS OPERATION输入信号应该怎么设置？
Q25. EC-QCL系统的开机顺序
Q26. EC-QCL的示波器应该如何设置（窗口宽度，平均次数）？
Q27. EC-QCL的示波器采集数据应该如何处理（寻峰）？
Q28. EC-QCL自带软件Swept QCL IR设置中device identifier应该从哪得到？
Q29. 如何判断激光器是否有故障？ New
Q30. 激光器在示波器上的信号抖动可能是什么原因？ New
Q31. 使用滨松的温控器C11330温控不稳定怎么办？ New
Q32. 将QCL1的控制器（wavelength QCL1500）用于QCL2，发现控制器无法输入电流，QCL实际电流始终显示为0，可能的原因？ New
Q33. QCL及TEC的功耗是多少？ New
Q34. 如何选择气体的吸收峰及光谱数据？ New
Q35. QCL与CO₂激光器对比如何？ New
Q36. EC-QCL L14890的扫描时间是多少？ New
Q37. 目前QCL功率最高可以达到多少？ New
Q38. EC-QCL中的mems是什么类型？ New

常见问题

Q1. 滨松QCL的波长覆盖范围？

滨松只提供4~10 μm的标准产品，可以测量的气体种类如下图所示。对于一些特殊气体的吸收峰，波长在4~10 μm之内，可以定制。

Q2. 滨松QCL的产品线有哪些？

滨松的QCL包含CW-QCL，pulsed-QCL，CW-QCL模块（即将发布），pulsed-QCL模块，EC-QCL（7~10 μm可调）。

CW-QCL有两种封装类型，分别是HHL封装和蝶形封装；pulsed-QCL也有两种封装，分别是TO封装和蝶形封装。滨松所有QCL都为DFB型，具有窄线宽、无跳模的特性。

Q3. QCL出射的光束是什么模式？

一般为单模高斯光。

Q4. QCL出射光的发散角是多少？

快轴发射角大概为±25°；慢轴发散角大概为±10°。可以通过准直镜进行压缩。

Q5. A11331-0xH如何调节准直？

俯仰和左右通过螺丝调节；前后可以按照如图所示的方式进行调节。

Q6. CW-QCL的产品型号解释？

滨松的QCL型号组成为L1200×—※※※※H—C/E

'×'代表波长几μm；'※※※※'代表具体波数；H代表HHL封装，一般为CW激光；C代表不带内置透镜；E代表内置透镜。

例如：L12004-2190H-E代表波数为2190cm^-1，波长为4.56 μm，HHL封装的CW激光器，内置透镜型。

Q7. QCL的datasheet的具体参数如何理解？

工作温度代表激光器工作的温度范围；线宽0.2 cm^-1代表激光器的光谱宽度，而通用的线宽一般是Hz，在换算是直接用0.2 cm^-1×3×108=6 GHz，但是由于测量设备的限制，我们的实际线宽为 MHz量级；波数调谐范围是指在中心波数之间的变化范围；辐射功率是最小20 mW，实际最大可达到百 mW；阈值电流代表激光器出光电流，实际以具体产品手册标注的为准；边模抑制比代表激光信噪比，由于测量设备限制，标称为25 dB，实际完全可达到30 dB以上。

Q8. 滨松CW-QCL的安装方式？

连接方式如下图所示，"红色字样"的配件滨松都可以提供。

TEC控制器电源和QCL散热器电源为普通直流电源；CW-QCL电源推荐：Newport LDX-3232；Wavelength QCL-1500；UBE CD10。

Q9. CW-QCL的输入电压、电流参数分别为多少？

QCL作为一种激光器是电流驱动的，每种QCL的驱动电流不同，一般不会超过1.5 A，所以只需要准备1.5 A的电流源即可；每个QCL出厂时有测试后的固定范围，QCL的电流同时也与温度一起可以控制输出光的中心波长。

Q10. 滨松内置透镜型的QCL有什么优势？

内置透镜型的QCL是指将激光器和准直透镜封装在一起，简单方便使用，不需要客户自己准直。滨松自制的内置透镜为滨松特有专利，不会产生干涉条纹，防回光，并在4-10 μm均在90%以上，在8 μm和5 μm处分别在97%和96%以上。

Q11. 滨松pulsed-QCL的安装方式？

连接方式如下图所示，"红色字样"的配件滨松都能提供。TEC控制器电源和控制板供电电源都为普通直流电源。

Q12. 滨松pulsed-QCL的脉宽最大为多少？

最大脉宽为500 ns。

Q13. 滨松pulsed-QCL的脉宽和重复频率可以同时调谐吗？

可以通过外部触发电路来调节脉宽和重频，但是最大占空比不得超过5%。

Q14. pulsed-QCL datasheet中给出的功率参数怎么解释？

datasheet给出的是脉冲峰值功率。但是，一般功率计测得的是平均功率。

如果要得到峰值功率，可根据公式：峰值功率=平均功率÷重复频率÷脉冲宽度。

Q15. 最新推出的脉冲蝶形QCL和TO封装的QCL有什么区别吗？

除了封装和引脚变化，其余电学和光学参数都没有发生变化。为了符合大众化使用，我们将脉冲型的QCL改为蝶形封装。如下图：

Q16. 滨松QCL的储存条件是什么？

一般要求恒温恒湿的储存条件。温度要求范围5-30 ℃，湿度要求小于40%。

Q17. QCL内部有隔离器吗？

目前，滨松的QCL没有内置隔离器。但是，我们的内置透镜.

Q18. pulsed-QCL在气体测量中的使用方式？

热敏电阻使用的是R25的电阻，其参数如下表所示：

Q19. EC-QCL占空比、重频等是否可调？

脉冲宽度典型值为100 ns，占空比最大不超过5%，重复频率最大500 kHz。

Q20. QCL的安装和操作注意事项有哪些？

QCL损坏的最主要的原因是大电流。因此，在操作过程中需要注意防静电和过电流保护。只要所加电流不超过最大正向电流一般情况下不会发生损坏。

Q21. 如果发现TEC控制器不能稳定控温，应该怎么办？

可以使用串口通信软件，比如Tera Term，发送指令对TEC控制器进行重置，具体指令如下：

Q22. QCL输出波长如何进行标定

可以使用标准样品，如聚苯乙烯薄膜进行标定，因为聚苯乙烯的吸收峰波长是确定的，因而使用EC-QCL测试聚苯乙烯的吸收谱，就可以得到数据点-波长的关系，具体如下图：

Q23. EC-QCL的MEMS的频率应该设置为多少最合适?

使用示波器的CH2观测BNC DETECT，调节信号发生器输出的MEMS operation信号的频率，当频率最合适的时候，CH2的探测到的BNC DETECT的正弦波幅度最大。然后进一步设置MEMS operation的幅度，让BNC DETECT正弦波幅度达到最大。就可以得到最有的MEMS operation的设置了。

Q24. EC-QCL的QCL operation的输入信号与MEMS OPERATION输入信号应该怎么设置。

MEMS operation接入到信号发生器的CH1输出，然后频率根据QCL的test datasheet设置中的wavenumber sweep frequency中的results设置对应的频率，一般都是在1800 Hz左右。然后输出负载设置为50欧姆，峰峰值设置为4 V。而QCL operation 接入到信号发生器的CH2输出，设置信号发生器，使CH2的频率与CH1的频率比为100比1； CH2输出信号类型设置为脉冲波，占空比设置为50%, 幅值为低电平为0 V，高电平为4 V。如果可以设置上升沿和下降沿LE/TE的话，设置他们为100 ns。然后输出负载也是设置为100 ns。

Q25. EC-QCL系统的开机顺序

首先打开TEC温控电源，然后打开温控C11330-01的软件并启动温控；待温度稳定之后，再打开QCL operation的输出，然后再打开MEMS operation的输出。关机顺序正好是相反的。

Q26. EC-QCL的示波器应该如何设置（窗口宽度，平均次数）

示波器的设置要保证在纵向上，信号尽量是满量程的，然后在横轴上，设置20 us一个横格，也就是整个窗口宽度是200 us，能够看到两个峰其中的一个即可。

通过设置示波器的平均次数，可以提高信号的信噪比。不过对于tektronix示波器，如果平均次数增加，示波器采集速度会显著的降低，在客户自己进行开发的时候，需要考虑到采集速度的变化。而keysight示波器，平均次数提高，采集速度降低不是很明显，因而比较推荐搭配EC-QCL使用。