成果简介：

气体分子光吸收谱就像人类的指纹，利用气体分子的吸收光谱是气体种类识别和气体分子浓度测定的有效手段。例如1.3μm用于探测水汽，1.66um用于探测甲烷，1.74μm探测氯化氢，2.0μm探测水汽，溴化氢，二氧化碳，NOX。光谱气体传感是利用了波长范围在1-20μm的不同气体的分子振动/转动吸收特征谱。波长可调谐的高质量近红外发光二极管获得广泛的应用，特别是InGaAsP/InP材料的器件，无论在器件的制作工艺上还是器件的可靠性方面都有较成熟的研究和实用成果。研究发现，这些近红外发光二极管的发射波长与很多环境及工业气体的复合吸收谱线相一致。

鉴于此，可以用近红外发光二极管作为气体传感系统的光源，而且近红外半导体激光二极管可以做到单模输出，功率也可达数毫瓦，室温工作，并且可以借助于随光纤通信发展而已较成熟的光纤光学技术及廉价的辅助设备，如低噪声的电流驱动器，聚光镜，探测器及光学隔离器等。随着光通讯的发展而不断成熟的的近红外激光二极管技术用于气体传感，将在工农业生产，有毒气体监测，医药分析，健康，安全等诸多领域具有非常广泛的应用前景。

半导体分布反馈激光器由于在有源区制备有光栅，能够输出稳定的单模激光，线宽在百兆赫兹以下，很适合气体传感应用。通过调节激光器的工作电流和温度可以调谐激光器的波长，使它精确地稳定在气体的吸收谱线上。

甲烷气体对1.66微米的激光产生强吸收，根据激光被吸收的程度可以确定甲烷气体的浓度。而且二氧化碳、水蒸气、一氧化碳、硫化氢等其它气体对1.66微米的激光都不吸收，这些气体的存在不影响瓦斯检测的精度。

该团队已经研制出性能可靠的波长为1.6-1.9微米的单模激光器器件，而且部分产品小批量供应做甲烷传感实验。激光器的指标完全达到或超过自然科学基金面上项目“大应变量子阱长波长半导体激光器的研制”项目编号:60176023 的要求，该项目已经顺利完成。所提供的波长为1.6-1.9微米的激光器器件都通过了老化筛选，筛选条件：150mA (automatic current control)，热沉温度100oC，72小时。阈值和效率几乎没有发生变化。由此可以预测激光器的寿命大于10万小时。

应用前景：
瓦斯检测是煤炭生产的重要任务，在日常瓦斯检测过程中常用的仪器有光学瓦斯核定器、便携式瓦斯报警仪、瓦斯监测探头等几种。瓦斯监测探头一般固定安设在采掘工作面回风巷、串联通风地点，而光学瓦斯核定器、便携式瓦斯报警仪则是随身携带，随时检查任何地点的瓦斯浓度。但在一些缺氧区域，如在封闭巷道、临时停工地点检测时，两种检测仪器均将产生与实际截然不同的结果。在检测中单纯使用某一种仪器，不配合使用氧气检测仪，进行气体分析等，易造成错误的判断。甲烷气体对1.66微米的激光产生强吸收，根据激光被吸收的程度可以确定甲烷气体的浓度。而且二氧化碳、水蒸气、一氧化碳、硫化氢等其它气体对1.66微米的激光都不吸收，这些气体的存在不影响瓦斯检测的精度。

这种半导体激光甲烷检测仪也可以应用在铁路公路隧道施工的瓦斯检测。也可以应用在天然气田开采、输运、使用过程中，可以快速（不到0.1秒）及远距离（配合使用反射板最大检测距离可达到约100m）掌握甲烷气体的浓度情况。

合作方式：
技术转让或技术入股。

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