【导读】据麦姆斯咨询介绍，滨松光电（Hamamatsu Photonics）近日宣布，凭借其在MEMS和光学组装技术领域的专业积累，开发出了一款微型波长扫描量子级联激光器（QCL），其占位尺寸仅为前代QCL产品的1/150。
滨松新款波长扫描量子级联激光器尺寸仅为前代产品的1/150
据麦姆斯咨询介绍，滨松光电（Hamamatsu Photonics）近日宣布，凭借其在MEMS和光学组装技术领域的专业积累，开发出了一款微型波长扫描量子级联激光器（QCL），其占位尺寸仅为前代QCL产品的1/150。
这一成果源自日本最大的国家研发机构“新能源和工业技术开发组织（NEDO）”支持的“开发探测极微弱信号的传感技术，以实现物联网（IoT）社会”项目。
滨松表示，将新款QCL与日本国立研究机构“产业技术综合研究所（AIST）”开发的驱动系统相结合，可以助其实现高速运行并简化外围电路设计，从而可以作为便携式气体分析仪的光源安装到设备中，使气体分析仪尺寸更小、重量更轻，足以携带到任何地方。
该开发项目还旨在提高分析仪检测二氧化硫（SO2）和硫化氢（H2S）气体的灵敏度，以及简化设备维护。从而使这种便携式气体分析仪可以应用于火山口附近气体成分的长期稳定监测。其他有希望的应用还包括，化工厂和下水道中有毒气体的泄漏检测，以及大气测量。
新款波长扫描QCL的工作原理
火山监测
火山喷发预测，通常依赖于火山气体中SO2和H2S的浓度监测，这些气体的含量在火山喷发前几个月往往会出现上升。因此，目前大多数研究机构采用电化学传感器气体分析仪来监测火山喷发。研究人员在火山口附近安装这些气体分析仪，以实时分析火山口的气体成分。
然而，由于这类分析仪中的电化学传感器电极与火山气体长期密切接触，会使其性能恶化，缩短使用寿命。因此，这类传感器需要持续维护（包括更换零配件），难以执行稳定的长期监测。
相比之下，采用长寿命光源和光检测器的全光学气体分析仪所需要的维护较少，并且可以在更长的时间内以高灵敏度和高稳定性分析气体成分。不过，由于光源需要占用很大的空间，因此，传统全光学气体分析仪通常尺寸比较大，很难安装在火山口附近。
为了解决这一问题，从2020年开始，在NEDO项目支持下，滨松和AIST一直在开发下一代全光学紧凑型火山气体监测系统。
其中，滨松负责设计气体分析仪的小型化光源。新开发的最小尺寸波长扫描QCL可以发射中红外光，同时可以在7 µm ~ 8 µm的范围内高速改变波长。将这款新型QCL与AIST开发的驱动系统相结合，可以实现高速运行并简化外围电路设计，使其能够作为光源安装到便携式气体分析仪中。
该项目还研究了如何提高分析仪的灵敏度，并尽可能减少维护，以稳定地长期监测火山口附近的气体。其他有希望的应用还包括，化工厂和下水道中有毒气体的泄漏检测，以及大气测量。
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