Квантово-каскадные лазеры среднего ИК-диапазона в компактных оптикоакустических газовых сенсорах

Рассматриваются режимы генерации квантово-каскадных лазеров для оптико-акустических сенсоров метана и аммиака, приводятся перестроечные и выходные характеристики данных лазеров в зависимости от тока и температуры. Представлены результаты экспериментов по исследованию концентрационной чувствительности разработанных на основе этих лазеров рабочих образцов приборов, готовых к испытаниям. Показано, что линейный динамический диапазон измерения концентрации метана с помощью исследуемого оптико-акустического газоанализатора составляет приблизительно четыре декады: от ~0.3 до ~2000—3000 ppm CH₄.

1. P. L. Meyer, M. W. Sigrist. Rev. Sci. Instrum., 61 (1990) 1779, https://doi.org/10.1063/1.1141097

2. E. Zanzottera. Critical Rev. Anal. Chem., 21, N 4 (1990) 279—319, https://doi.org/10.1080/10408349008051632

3. В. П. Жаров, В. С. Летохов. Лазерная оптико-акустическая спектроскопия, Москва, Наука (1984) [4] Ю. Н. Пономарев, Б. Г. Агеев, М. В. Зигрист, В. А. Капитанов, Д. Куртуа, О. Ю. Никифорова. В сб. “Лазерная оптико-акустическая спектроскопия межмолекулярных взаимодействий в газах”, под ред. Л. Н. Синицы, Томск, РАСКО (2000)

4. F. J. M. Harren, S. M. Cristescu. Encyclopedia of Analytical Chemistry, John Wiley & Sons, Ltd. (2019), https://doi.org/10.1002/9780470027318.a0718.pub3

5. A. Sampaolo, P. Patimisco, M. Giglio. Opt. Express, 24, N 14 (2016) 15872, https://www.researchgate.net/publication/304894937

6. H. Zheng, M. Lou, L. Dong. Opt. Express, 25, N 14 (2017) 16761, https://doi.org/10.1364/OE.25.016761

7. H. Zheng, Y. Liu, H. Lin. Opt. Express, 28, N 13 (2020) 19446, https://doi.org/10.1364/OE.391322

8. F. Sgobba, A. Sampaolo, P. Patimisco. Photoacoustics, 25 (2022) 100318, https://doi.org/10.1016/j.pacs.2021.100318

9. M. Giglio, A. Zifarelli, A. Sampaolo. Photoacoustics, 17 (2020) 100159, https://doi.org/10.1016/j.pacs.2019.100159

10. X. Yin, H. Wu, L. Dong. ACS Sens., 5, N 2 (2020) 549—556, https://dx.doi.org/10.1021/acssensors.9b02448?ref=pdf

11. A. A. Karapuzikov, I. V. Sherstov, D. B. Kolker. Phys. Wave Phenom., 22, N 3 (2014) 189, https://doi.org/10.3103/S1541308X14030054

12. NIST Standard Reference Database: http://webbook.nist.gov/chemistry/

13. Д. Б. Колкер, И. В. Шерстов, Н. Ю. Костюкова, А. А. Бойко, К. Г. Зенов, Р. В. Пустовалова.

14. Квант. электрон., 47, № 1 (2017) 14—19 [D. B. Kolker, I. V. Sherstov, N. Yu. Kostyukova, A. A. Boyko, K. G. Zenov, R. V. Pustovalova. Quantum Electron., 47, N 1 (2017) 14—19], https://doi.org/10.1070/QEL16238

15. I. V. Sherstov, D. B. Kolker, A. A. Boyko, V. A. Vasiliev, R. V. Pustovalova. Infrared Phys. Tech., 117 (2021) 103858

16. I. V. Sherstov, D. B. Kolker. Quantum Electron., 50, N 11 (2020) 1063