项目简介

　　中红外波段包含很多重要气体的吸收峰，例如CH4、CO、CO2、H2O等。基于中红外单模激光器的气体分析仪，可以对目标气体浓度实现高精度、远距离、在线实时测量，精度可达ppb量级（十亿分之一）。

　　锑化物激光器是可完全覆盖中红外波段的电泵半导体激光器，具有体积小、重量轻、效率高等优点。由于中红外激光器巨大的市场前景，德国Nanoplus和美国Thorlab公司研制了单模锑化物激光器产品。国内进行GaSb激光器的研究起步较晚，目前进行这方面的研究单位只有半导体所。2015年半导体所完成了GaSb基分布反馈激光器的制备，实现了2μm单模室温连续工作。激光器激射波长覆盖1.8-3.5微米，功率达到14毫瓦，边摸抑制比（SMSR）大于53dB，处于国际领先水平。

　　目前，本所研制的锑化物单模激光器，已完成实验室中的初试阶段，解决了激光器研制中的关键技术问题，达到了产品市场化所需功率、波长、边模抑制比指标，可进入中试阶段。

应用领域

　　基于中红外单模激光器开发的气体分析仪可广泛应用于环境监测、工业气体在线分析、矿井安全领域。

　　（1）环境监测

　　目前国内环境污染问题日益严重，人们都对环境问题更加关注，政府也要花大力气治理环境污染。大气污染物主要包括SO2、NOX、CH4、CO、O3、CH2O、H2S、NH3、HCI、C2H2等，这些气体在中红外波段都具有特征吸收峰。而环境污染的治理，前提条件是对大气环境污染气体的监测。同时机动车尾气对空气污染的贡献率接近40%，尾气中主要包括CO、HC、CO2、NOX和固体悬浮颗粒物。这些污染气体，都需要高性能、远距离的气体分析仪进行监测。

　　（2）工业气体在线分析

　　在众多工业领域，需要对燃烧、反应、尾气中的气体进行实时、远距离、快速的定性、定量分析，这就需要高性能的气体分析仪。在石油化工生产中，需要对催化裂化再生烟气分析（O2、CO和CO2，对催化剂再生反应效率进行实时控制），半水煤气分析（O2、CH4，安全监控和了解气化反应情况），氨碳比值分析（NH3，CO，CO2）等；在火力发电中，需要对锅炉烟道（O2、CO2，反映燃煤燃烧效率），脱硫/脱硝装置前后（SO2、NH3、NOx，反映脱硫/脱硝装置的工作情况）的气体进行分析；在钢铁冶炼中，需要对高炉炉顶煤气分析（CO、CO2），转炉炉气分析（CO、CO2），转炉煤气回收控制（CO），喷煤系统安全控制（CO）等。

　　（3）矿井安全

　　我国是产煤大国，每年都会发生煤矿安全事故，其中经济损失最大、人员伤亡最多的就是煤矿瓦斯爆炸事故。瓦斯主要成分是甲烷和一氧化碳，无色无味，浓度高时会使人短时间因缺氧窒息而死亡；如遇明火，就会发生瓦斯爆炸事故。为防止瓦斯爆炸事故，保证矿井生产安全，瓦斯气体的快速、在线实时检测是基本前提。随着我国对矿井安全的重视，对瓦斯气体在线实时检测系统的需求也越来越大。