半导体激光器在PM2.5粉尘传感技术中的应用

日期： 2022-04-26

浏览次数: 121

来源：华光光电

粉尘检测技术最早诞生于上世纪50年代，以英、美、日、德为代表的发达国家率先开展相关研究，并将其应用于工矿扬尘监测等场景，用于控制、预防由可吸入粉尘引发的各类职业病。经过几十年的发展，以光散射原理为核心的粉尘检测技术，也逐步进入空气净化器等民用领域。21世纪以来，随着中国工业化进程的加快，作为副产品的环境污染问题也日益突出，城市居民的呼吸健康受到了雾霾问题的影响，于是以“PM2.5”为代表的颗粒物污染检测技术也首次进入大众视野，成为广受社会关注的重点话题，PM2.5传感器也逐步成为室内、车内、公共场所空气质量检测的重要工具。

早期的粉尘传感器，主要使用红外LED作为光源，通过电阻发热以获得热气流流动。当有空气中有颗粒物通过时，接触到LED光源之后发生散射，被光敏探测器接收到后产生不同大小电信号，经放大、运算后得到检测结果。此项技术中，由于LED散射光强度较低，加热电阻产生的气流较弱，通常只对直径大于1μm的较大颗粒有效，且只能通过电信号占空比表征空气中的颗粒物变化情况，测量数值误差较大化，且无法适应尘源变化环境，难以实现对PM2．5等颗粒物的实时监测。

为追求更高的性能，PM2.5传感器开始引入激光技术，使用小功率半导体激光器作为光源，替代原有红外LED。通过风扇或鼓风机，将采样空气推入激光光束所在区域，空气中的颗粒物将激光散射，且不同粒径的颗粒物散射角度、光强分布均有差异；通过在不同位置安装光敏探测器，分别收集散射光并转换为电信号，分析后可快速获得不同尺寸颗粒物的浓度，从而实现高精度测量。

除了室内家电，车内及室外环境下对PM2.5检测的需求也日益强烈。面对更复杂的使用环境，不但要求传感器所用的小功率半导体激光器具有稳定的出光功率，还可在极大的环境温度变化范围内长期工作，故对激光器整体可靠性提出了更高的要求。早期PM2.5传感器多使用进口品牌，但近几年山东华光光电子股份有限公司在半导体激光器研发中取得关键技术突破，将高可靠性外延结构设计及生长、高质量腔面镀膜工艺、全自动金锡共晶工艺、全自动老化及测试分档等先进技术引入小功率半导体激光器制造领域，以650nm、790nm为代表的小功率半导体激光器产品，可在下至－40℃、上至85℃的苛刻环境下稳定工作，已在PM2.5检测领域获得业内龙头企业及众多客户认可，多年以来已大规模应用于室内外、车载PM2.5传感器中。

后续，华光光电也将继续发挥自身优势，坚持走自主创新之路，大力推进技术革新，朝着先进光电子产品和领先解决方案的服务商奋进，引领国内半导体激光器迈上新的台阶。

上一篇：疫情难挡真情相助共度难关下一篇：中国稀土行业协会二届八次理事会线上线下同步召开

Hot News / 相关推荐

锚定铂纳米颗粒的三维石墨烯–二氧化铈纳米棒气凝胶用于提升催化性能

2026 - 06 - 04

点击次数: 16

来源：X-MOL直接甲醇燃料电池（DMFC）技术的持续发展对高性能、高耐久性贵金属基电催化剂的研发提出了日益严苛的要求。本文通过溶剂热共组装策略，合理设计并合成了由二氧化铈纳米棒与石墨烯构成的三维（3D）交联纳米结构复合催化剂（CeO2 NRs-G）。超细铂纳米颗粒被均匀锚定于该分级多孔骨架上，形成Pt/CeO2 NRs-G催化剂。该3D纳米结构兼具石墨烯的高导电性与多孔网络结构，可有效促进物质与...

纳米氧化铈的导电性与结构与其催化性能的关系

2026 - 06 - 03

点击次数: 38

来源：X-MOL相较于其他铜掺杂纳米氧化铈材料，于近室温条件下制备的8% Cu–纳米氧化铈在水煤气变换（WGS）反应中展现出优异的催化性能，但其原因十年来一直不甚明确［Si, R. 等，Catal. Today 2012, 180(1), 68–80.］。为探究该现象，我们对采用相同共沉淀法制备的、含铜量为0–16%的纳米氧化铈晶粒进行了电导率测试，并结合对分布函数（PDF）分析获得的结构信息开展...

构建基于铈的金属有机框架，用于四氢喹啉光催化氧化

2026 - 06 - 03

点击次数: 39

来源：X-MOL绿色光催化氧化材料作为环境和化学工程可持续发展的环保策略，吸引了广泛的研究关注。在这项工作中，在温和条件下，以溶温合成了一种新型二维铈基金属有机框架（Ce-MnTCPP）。该框架由锰卟啉配体 MnTCPP 构建，这是一种锰卟啉配体，由 Mn 2+ 离子与四氢喧啶卟啉（TCPP）及铀离子配位形成，已被证明是选择性氧化四氢喹啉的高效光催化剂。在 395 纳米 LED 照射下，其催化性能...

通过光催化记忆效应与铒掺杂协同作用实现高效CO2转化：铒掺杂BiOCl纳米片

2026 - 06 - 02

点击次数: 59

来源：X-MOL为寻找高效的二氧化碳还原光催化剂，稀土元素掺杂因其独特的电子结构和能级而受到广泛关注，可显著增强光吸收能力和电荷转移效率。本研究采用表面活性剂辅助水热法合成了二维超薄铒（Er）掺杂BiOCl纳米片。Er掺杂不仅抑制了光生载流子的复合，还进一步增强了BiOCl纳米片的光催化记忆效应。Er掺杂与前期可见光辐照诱导的光催化记忆效应之间的协同作用，大幅调控了BiOCl纳米片内部的电子态。实...