量子级联激光器开拓气体检测新“蓝海”

OFweek激光网讯：区别于传统的激光器，量子级联激光器开创了中远红外半导体激光的新领域，在毒品和爆炸物检测、环境污染监测、痕量气体检测，太赫兹成像等方向有广泛的应用前景。在此次CIOE2016展会上，一家创新型量子级联激光器供应商MirSense携手其中国区代理富泰科技（Photonteck Company Limited）展示了该公司最新的量子级联激光器产品。同时，OFweek激光网编辑也独家专访了MirSense公司市场销售经理 Nicolas Baroan以及富泰科技科研与工业业务产品总监罗亚非先生，同他们一起探讨国内外量子级联激光器技术趋势及应用机会。
                                      
                                    MirSense公司市场销售经理 Nicolas Baroan（左）和富泰科技科研与工业业务产品总监罗亚非（右）

本届展会中，MirSense公司重点展示的产品是什么？有何独特优势？主要应用在哪些领域？

Nicolas Baroan：本次展会中，MirSense公司重点展示了量子级联激光器在气体检测领域的相关产品及应用。区别于传统的检测方式，量子级联激光器覆盖范围为4μm到12μm，而很多有检测需求的气体吸收峰位于这个区域。因此，基于量子级联激光器的激光光谱检测技术是对传统检测手段的很好的补充及拓展。以下为具体产品：

第一款是标准型量子级联激光器，属于单波长产品，主要用于特定波长的气体检测。目前各国政府正在大力推动汽车尾气排放监管等有害气体检测应用，由于传统半导体检测方案在波长可获得性及灵敏度方面存在一定的局限性，因此量子级联激光器将在气体检测领域得到进一步推广普及。并且，量子级联激光器非常紧凑，可以做成手持式设备，进一步提升了气体检测的便利性及可行性。

第二款产品是多波长量子级联激光器，通过量子级联激光芯片阵列集成到一个器件中，从而在单一设备平台上实现对多组氛气体的检测，以大大提升产品的应用范围和性价比。MirSense该款产品最多可支持20片量子级联激光芯片的集成。

第三款是一体化多组氛气体检测模块。该一体化激光检测模块基于光声光谱技术，通过将光源、探测器、光声池，麦克风等关键部件集成到一个紧凑型模块中，可直接输出气体浓度值，大大降低了客户开发技术门槛和成本，可直接输出结果。由于采用了多芯片集成技术，该款检测模块可根据客户要求支持检测多种气体种类。MirSense计划于2017年2月正式推出支持3到4种气体检测的标准产品，预计明年年底将推出可同时支持10种气体检测的产品，届时MirSense中国区代理富泰科技也会同步在中国市场推出相关产品。

作为专业的工业级量子级联激光器供应商，MirSense公司主要产品有哪些？核心技术及优势是什么？

Nicolas Baroan：除了上面展示的三款产品以外，MirSense公司主要还有其他两款产品。其中一款代表性的产品为高功率中远红外量子级联激光器，MirSense公司目前可以提供中远红外的高功率单管器件，单芯片出射功率可高达2W，非常适合功率型应用。另外一款产品为宽可调谐量子级联激光器件，因为其高达50cm－1的波长调谐范围，可以同时覆盖多个吸收峰，非常适合无损血糖检测等生物医疗领域的应用。

量子级联激光器作为一种全新技术，在应用发展中也面临着诸多问题。其中一个主要问题就是成本居高不小，从而严重限制了其应用范围。MirSense公司在量子级联激光器生产工艺多着多年的积累，通过在Wafer生长层面的技术和工艺创新，实现了量子级联激光器批量稳定生产，并且在成本控制方面取得了一定的进展。随着MirSense公司高性价比量子级联激光器产品的推出，结合业界重点客户的支持，相信会对推动量子级联激光器批量应用产生有效的推动。

目前，在量子级联激光器方面，MirSense公司市场占比情况如何？在中国市场上取得了哪些成绩？

Nicolas Baroan：MirSense公司作为一家创新型公司，在量子级联应用市场上还属于一个新面孔，市场占有率方面和传统量子级联激光器供应商相比还有一定的差距。但是凭借MirSense技术团队长达十余年的量子级联激光器研发和批量生产经验，以及对我们产品理念和优势的信心，我们预期在未来3年内能够占据全球量子级联激光器市场35%-40%的份额。当然，对于中国这个新兴市场，我们也非常看好。

罗亚非：富泰科技作为MirSense公司中国区代理，已经同MirSense一起在中国市场上开始了系统性的推广工作。事实上富泰科技已经在基于激光吸收光谱的气体检测应用上耕耘了数年并且开发出了完善的解决方案及建立了专业的技术团队，以帮助我们的客户高效快捷的完成产品开发和项目实施。量子级联激光器作为我们激光吸收光谱解决方案的重点产品，在中国市场上重点定位两个应用方向，一个是环境监测应用如VOC（挥发性有机化合物）检测，另外一个是工业过程控制。目前围绕着两个应用方向，我们正同相关客户进行密切的沟通，以推动MirSense产品在中国市场上的应用部署。

相较于常规半导体激光器，量子级联激光器在原理及结构上有何不同？主要有哪些技术难点？未来发展方向是什么？

罗亚非：虽然量子级联激光器也是基于半导体材料制作，但是量子级联激光器和传统半导体激光有着本质的区别。这种本质的区别体现在二者之间的发光原理上面。传统半导体激光管属于双极性器件，是利用半导体材料价带和导带内的空穴和电子复合产生光子从而实现激光输出。而量子级联激光器是单极性器件，利用半导体材料内的电子从高能级两量子阱到低能级量子阱的遂穿效应发射光子。而正是这种发光机理的不同，也让量子级联激光器不受半导体材料禁带宽度的限制，将输出激光波长从近红外拓展到到4μm至12μm范围，而这是传统半导体激光器件无法实现的。

Nicolas Baroan：目前量子级联激光器的技术难点在于如何实现低成本的批量生产并且保证性能指标的稳定性和一致性。MirSense公司凭借其独特的生产制程和工艺针对这个技术难点已经有了合适的解决方案。未来量子级联激光器将继续向着更小体积、更高功率方向发展，也会对量子级联激光器供应商不断提出新的挑战，MirSense公司已经做好了准备并且有信心利用自己的优势技术，不断推动量子级联激光器的广泛应用。

据了解，基于量子级联激光器的气体检测应用已经受到国内外的广泛关注，MirSense公司目前在气体检测领域的相关进展及应用前景如何？

Nicolas Baroan：目前基于量子级联激光器的气体检测应用确实是一个非常具有潜力的市场，MirSense公司也将其作为我们的主要应用方向并已经取得了积极的进展。例如我们目前已经开始为汽车尾气排放监测提供"真正"的持续定量监测方案，以替换体积庞大，无法实现实时及全天候定量检测的现行方案。

罗亚非： 在中国市场，富泰科技也正在结合MirSense优势产品技术和自身在中国市场的积累，积极推动同业界相关公司的合作，以期共同开拓这一蓝海市场并实现各方共赢！我们也欢迎有志于该领域的公司加入我们，同我们一起推动量子级联激光器技术和应用的发展。