量子级联激光器(Quantum Cascade Laser，QCL)是一种新型的激光器，具有独特的工作原理和广泛的应用前景。与传统的半导体激光器不同，QCL由多个量子阱组成，每个量子阱都可以在特定的能级之间进行电子跃迁。当电子在激光器的电场作用下进入这些量子阱时，它们会从高能级跃迁到低能级，并在此过程中释放出光子，这些光子被层层反射和增强，最终形成激光输出。通过调整量子阱的厚度和材料的选择，QCL可以在红外到中红外的波长范围内工作。因此，这种波长可调性使其在红外光谱学、气体检测、环境监测和医疗成像等应用中独具优势。此外，相较于传统激光器，QCL还显示出较高的功率与效率，可以在更小的体积内实现更强的激光输出，在小型化和集成化的应用中展现出良好的前景。
当前，QCL作为一种具有创新性的激光技术，正在改变传统激光器的应用格局。随着技术的不断进步，QCL仍将为许多科学研究与工业应用提供强有力的支持。美国 Block Engineering公司是一家专注于量子级联激光器（QCL）和基于 QCL 的中远红外光谱分析测试系统开发的公司。其 QCL 相关产品具有多种特点和优势，在多个领域有广泛应用。
宽调谐量子级联激光器（QCL）
LaserTune
LaserTune是Block Engineering公司的主要的QCL激光器型号。LaserTune 的集成 “单盒” 设计在中红外区域可提供5.4至12.8微米的无间隙调谐范围，这一特性使其能够满足多种不同应用场景对不同波长激光的需求。
LaserTune产品特点
调谐范围: 可单选或多选 四个QCL单管 | Tuner 1: 5.4-6.05μm (1850-1650cm-1) Tuner 2: 6.1-7.30μm (1635-1370cm-1) Tuner 3：7.4-10.4μm (1335-960cm-1) Tuner 4: 9.9-12.8μm (1010-780cm-1) |
操作模式 | 脉冲 |
光谱线宽 | <2cm-1 |
光谱精度/重复性 | <0.5cm-1 |
最大峰值功率 | 100-300mW（取决于QCL模块的数量） |
功率稳定性 | <5%(脉冲-脉冲) <0.05%(10ms,1MHz) |
脉宽 | 30-300ns，连续触发可调，触发可调脉宽分辨率10ns |
重复频率 | Up to 3MHz(可调) |
最大占空比 | 8%（由脉冲设置确定） |
光束质量 | TEM00 |
光斑大小 | 2x4mm准直输出 |
发散角 | <5mrad |
指向稳定性 | ±0.5mrad（单Tuner） <±1mrad（4个Tuner） |
偏振 | 垂直偏振，100：1 |
波长调谐方式 | 1）手动，2）程序步进，3）程序线性扫频 |
调谐速度 | 调谐：10cm-1/步/msec, 或 100cm-1/步/2msec, 线性扫频：>25000cm-1/s |
控制方式 | 以太网，HTML/SOAP接口模拟/波长监控， 模拟脉冲控制：内触发，外触发，直接脉冲控制 |
冷却方式 | 内置风冷 |
温度 | 操作10-30℃，存储：-10-55℃ |
体积，重量 | 6.25x5x4.9英寸(15.9x12.7x12.7cm)，4.5 lbs (2.04kg) |
LaserTune应用
OEM型量子级联激光器模块
Mini-QCL
Mini-QCL模块是Block的LaserTune可调QCL源的小型化版本，专为OEM应用而设计。每个Mini-QCL模块的尺寸约为1立方英寸，提供250cm-1的调谐范围。
Mini-QCL产品特点
可调谐范围 | λ≈5.2-13μm (Δv>250cm-1) |
光谱线宽 | 2cm-1 |
光谱精度/重复性 | <2cm-1/<0.5cm-1 |
最大峰值功率 | 150-400mW（如调谐曲线所示） |
| 平均功率 | 2-20mW（5%占空比；外加冷却装置时，功率会增加） |
功率稳定性 | 脉间：<5%，连续10ms以上<0.05% @1Hz |
脉宽 | 30-300ns 1、可连续变化(外部脉冲控制) 2、10ns分辨率(通过内部或者外部触发器) |
脉冲重复频率 | >3MHz |
最大占空比 | 2-10%（基于工作条件，安装和调谐范围） |
光束质量 | 单模 |
光斑直径 | 2x4mm准直输出 |
发散角 | <5mrad |
指向稳定性 | <1mrad |
偏振 | 垂直偏振，100：1 |
波长调谐方式 | 1）手动，2）程序步进，3）程序线性扫频 |
调谐速度 | 调谐：10cm-1/步/msec, 或100cm-1/步/2msec，线性扫频：>25000cm-1/s |
电脑控制 | mini-qcl-100：串行/RS232/ RS485，HDMI -模拟/数字波长控制 mini-qcl-200：以太网（HTML/ SOAP） |
模拟控制 | 内部触发-同步输出 外部触发-控制脉冲上升沿 脉冲控制-控制上升和下降沿 |
温度 | 操作10-30℃，存储：-10-70℃ |
电源 | 12-24V |
Mini-QCL应用
▲二氧化碳激光传输 ▲温度探测 ▲激光打标 ▲红外成像 ▲激光表面处理 ▲医疗 ▲生命科学领域等方面
QCL激光器探测系统
LASERWARN
LaserWarn是一种基于激光的化学识别系统，由对眼睛安全的红外激光提供动力，能在数千平方米的区域内快速检测多种化学物质，利用AI机器学习算法过滤周围区域的背景化学物质，精确识别目标威胁化学物质。与传统点传感器相比，单个LaserWarn允许远距离快速检测，可取代多个点传感器设施。
LaserWarn主要性能与优势
最大探测距离 | 500m（往返） |
可检测的气体 | 工业化学物质（苯、甲醛、丙烯醛等数百种气体） |
灵敏度 | 随气体和探测距离变化 |
响应时间 | 1s |
探测方式 | 中红外吸收光谱 |
通讯接口 | 现成的安全接口（SOAP、MODBUA） |
尺寸 | 10×37×14英寸 |
重量 | 55磅 |
功率 | 100-240V（50/60Hz），90W |
温度范围 | -40℃-50℃ |
反射器 | 3和5英寸可用 |
| 化学样品的检测限 | |
化学样品 | 检测距离25m的检测限（ppm） |
C6H6 | 2.08 |
CH2O | 4.40 |
C3H4O | 0.66 |
C2H6 | 8.06 |
C4H1O | 6.85 |
COS | 2.44 |
CH4 | 0.23 |
| CH2CHCN | 0.66 |
| C2H4 | 0.26 |
| N2O | 0.50 |
LaserWarn应用
QCL激光器专用
MCT IR探测器
MCT(Mercury-Cadmium-Telluride,)是为QCL激光器LaserTune或Mini-QCL光谱谱宽设计优化的。MCT和LaserTune可以构建远红外光谱仪，LaserTune的软件和电子学系统可以对MCT数据直接采集和处理。
MCT IR探测器特点
探测器元素 | TEC冷却MCT |
有效面积 | 1 x 1 mm² |
窗口材料 | BaF2 |
波长范围 | 6-12μm |
总增益 | 800V/W |
截止频率范围 | 10Hz—20MHz |
操作温度 | 223K |
| 饱和阈值功率 | 5mW (峰值，8μm,20MHz速度) |
美国Block Engineering公司位于美国马萨诸塞州，有20余年的历史。BE公司专注于量子级联激光器（QCL）和基于QCL激光器的中远红外光谱分析测试系统开发，其市场包括科研、OEM和油气检测工程领域。
