Метан (CH4) — один из самых важных парниковых газов, значительно усиливающий глобальное потепление. Его тепловой эффект на единицу массы в 20-25 раз превышает эффект углекислого газа (CO₂). Однако контроль концентрации метана не менее важен и для обеспечения безопасности производств и жизнедеятельности человека. Утечки природного газа могут вызвать взрывы и отравления в жилых домах, шахтах и на предприятиях.

Для удалённого детектирования метана были разработаны квантово-каскадные лазеры (ККЛ) спектрального диапазона 7-8 мкм на основе напряженно-сбалансированных гетеропар с 45 квантовыми каскадами в активной области. Гетероструктуры ККЛ выращивались в двухстадийном эпитаксиальном процессе (активная область –молекулярно-пучковая эпитаксия (ООО «Коннектор Оптикс»), верхняя волноводная обкладка InP – газофазная эпитаксия (АО «НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха»)). Помещение ККЛ во внешний резонатор по схеме Литрова позволило получить одночастотную генерацию с перестройкой в широком спектральном диапазоне (>100 см-1). На основе перестраиваемых ККЛ разработана система удалённого обнаружения метана в воздухе, использующая дифференциальную абсорбционную спектроскопию в диапазоне 7550–7750 нм. При П-образном оптическом пути с эффективной длиной 5.8 м достигнута чувствительность обнаружения метана около 165 ppm, что более чем в 250 раз ниже нижнего предела взрывоопасной концентрации метана в воздухе (44 000–150 000 ppm), см. рис.1 [1]. Повышение чувствительности может быть достигнуто за счёт увеличения оптического пути при детектировании метана на больших пространствах.