目錄:筱曉（上海）光子技術(shù)有限公司>>加工定制服務(wù)>>TDLAS系統(tǒng)研發(fā)>> TDLAS-HC-7.4-H2O7.4um QCL結(jié)合空芯光纖氣室氣體分析系統(tǒng) 分析空氣中(H2O)
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更新時(shí)間：2024-05-29 13:55:10瀏覽次數(shù)：804評(píng)價(jià)
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| 產(chǎn)地類(lèi)別 | 進(jìn)口 | 應(yīng)用領(lǐng)域 | 醫(yī)療衛(wèi)生,環(huán)保,化工,生物產(chǎn)業(yè),能源 |
|---|---|---|---|
| 激光器 | 7.4um中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器 | 光電探測(cè)器 | 2-15um碲鎘汞（MCT）中紅外光電探測(cè)器 |
理論基礎(chǔ)
1、比爾-朗伯定律
一束激光穿過(guò)濃度為C的被測(cè)氣體時(shí)，當(dāng)激光器的波長(zhǎng)和被測(cè)氣體某個(gè)吸收譜線中心頻率相同時(shí)，氣體分子會(huì)吸收光子而躍遷到高能級(jí)，表現(xiàn)為氣體吸收波段激光光強(qiáng)的衰減
2、波長(zhǎng)調(diào)制光譜技術(shù)
A) 激光器的調(diào)諧特性
DFB激光器 由于具有良好的單色性，窄線寬特性和頻率調(diào)諧特性，DFB激光器能夠很好的避免其他背景氣體的交叉干擾，使檢測(cè)系統(tǒng)具有較好的測(cè)量精度，因此被廣泛的用于氣體檢測(cè)
B) 諧波檢測(cè)理論
通過(guò)對(duì)激光器的驅(qū)動(dòng)電壓加高頻正弦電壓信號(hào)，從而改變電流，使輸出頻率也按正弦規(guī)律變化。通過(guò)給激光器驅(qū)動(dòng)加鋸齒波電壓，使其輸出波長(zhǎng)在氣體吸收峰兩側(cè)掃描，利用鎖相放大器調(diào)制并解調(diào)出諧波信號(hào)，進(jìn)行氣體濃度的測(cè)量。
3、吸收譜線選取的原則
在進(jìn)行氣體檢測(cè)時(shí)，對(duì)吸收譜線的選取非常關(guān)鍵，應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面
（1）氣體在選定的譜線處要有較強(qiáng)的吸收峰，
（2）譜線波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的激光器光源技術(shù)要相對(duì)成熟
（3）在選定的吸收譜線處沒(méi)有背景氣體吸收的干擾，或吸收相對(duì)較弱，可以忽略
實(shí)驗(yàn)儀器
1、7.4um低功耗臺(tái)式DFB-QCL中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器
QCL7400 - 7.4um低功耗臺(tái)式DFB-QCL中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器是筱曉2018上半年開(kāi)發(fā)出的低功耗的QCL DFB激光.超過(guò)100nm的可調(diào)諧范圍，輸出功率大于25mw滿(mǎn)足客戶(hù)測(cè)試氣體傳感等工業(yè)需求。我們的激光器準(zhǔn)直輸出輸出功率穩(wěn)定，溫度波長(zhǎng)穩(wěn)定性高比傳統(tǒng)大功耗的量子級(jí)聯(lián)激光器的穩(wěn)定性高出好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。為我們中紅外測(cè)試的客戶(hù)提供了z佳的測(cè)試光源。
光譜圖
波長(zhǎng)溫度電流調(diào)諧曲線
2、5米長(zhǎng)光程小型化Mini中紅外空芯光纖氣體吸收池
HC-5-MIR 5米長(zhǎng)光程氣體吸收池可應(yīng)用于光譜分析檢測(cè)，堅(jiān)固，緊湊的氣室采用了中空光纖盤(pán)繞，其排列非常簡(jiǎn)單。在中空纖維中，探測(cè)光束和分析物重疊，從而實(shí)現(xiàn)了靈敏的激光吸收光譜，并以Min. 的樣品量進(jìn)行痕量氣體和同位素分析。
3、2-15um碲鎘汞（MCT）中紅外光電探測(cè)器，帶放大，帶TEC
MCT-15-4TE放大探測(cè)器是一種熱電冷卻光電導(dǎo)HgCdTe(碲鎘汞，MCT)探測(cè)器。這種材料對(duì)2.0到15 μm的中紅外光譜波段光波敏感。半導(dǎo)體制冷片(TEC)采用一個(gè)熱敏電阻反饋電路對(duì)探測(cè)器元件的溫度控制在-30 °C，從而將熱變化對(duì)輸出信號(hào)的影響Min. 化。為了獲得z佳效果，我們推薦將輸出電纜(不附帶)與一個(gè)50歐姆的終端連接。由于探測(cè)器是AC偶合的，因此它需要一個(gè)脈沖或斬波輸入信號(hào)。 交流耦合探測(cè)器不會(huì)看到未斬波的直流信號(hào)，因?yàn)樗鼈儗?duì)只對(duì)強(qiáng)度變化而不是強(qiáng)度的jue對(duì)值敏感。
三、實(shí)驗(yàn)測(cè)試
本次實(shí)驗(yàn)使用7.4um QCL激光器結(jié)合5米光程空芯光纖氣體吸收池測(cè)試空氣中的H2O氣體。
系統(tǒng)示意圖
操作步驟：
1、安裝7.4umQCL激光器，準(zhǔn)直輸出到空芯光纖氣室的一端
2、空芯光纖氣室的另一端接入MCT探測(cè)器
3、用BNC轉(zhuǎn)SMA線連接探測(cè)器和7.4um QCL激光器的PREAMP前置放大端
4、 用一根BNC-BNC線連接示波器和7.4um QCL激光器的DACOUT模擬輸出端
5、 用一根BNC-BNC線連接示波器和7.4um QCL激光器的TRIG OUT觸發(fā)端
6、 打開(kāi)激光器和探測(cè)器
7、 調(diào)節(jié)軟件參數(shù)，在示波器上觀察二次諧波信號(hào)波形、幅值等信息
過(guò)程分析：利用電腦端的控制軟件調(diào)節(jié)電流和溫度的大小對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)諧，使激光器實(shí)現(xiàn)一定波長(zhǎng)范圍的掃描，使輸出波長(zhǎng)覆蓋氣體的吸收峰，鎖相放大器提供高頻正弦調(diào)制信號(hào)，使激光器輸出頻率得到正弦調(diào)制，激光器發(fā)出的光經(jīng)過(guò)氣體吸收池，通過(guò)探測(cè)器進(jìn)入PREAMP端前置放大電路，再經(jīng)過(guò)鎖相放大器調(diào)制解調(diào)，通過(guò)DAC OUT 模擬輸出端到示波器通道2，顯示二次諧波的信號(hào)。整個(gè)過(guò)程中，我們通過(guò)調(diào)節(jié)軟件中的各項(xiàng)參數(shù)，同時(shí)觀察輸出波形，使輸出波形優(yōu)。
四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
1、二次諧波波形及調(diào)制參數(shù)如下：
二次諧波
軟件調(diào)制參數(shù)
2、驗(yàn)證分析：
通過(guò)查詢(xún)Hitran數(shù)據(jù)庫(kù)得到在波數(shù)為1354cm-1到1356cm-1范圍內(nèi)的吸收譜線如下：
吸收峰波長(zhǎng)約為7.381um，通過(guò)對(duì)比二次諧波幅值信息，與數(shù)據(jù)庫(kù)相符合，由此驗(yàn)證是H2O氣體。
3、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
通過(guò)測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)使用這套測(cè)試系統(tǒng)分析空氣中的H2O氣體時(shí)，二次諧波幅值可達(dá)150mV，說(shuō)明這套測(cè)試系統(tǒng)精度很高。
產(chǎn)品清單：
# | 名稱(chēng) | 描述 | 數(shù)量 |
1 | 7.4um中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器 | 峰值工作波長(zhǎng)7.4um，輸出功率5mW，光譜寬度<1MHz， 輸出隔離度30dB，臺(tái)式規(guī)格尺寸340(L)x240(W)x100(H)mm | 1 |
2 | 5米長(zhǎng)光程小型化Mini中紅外空芯光纖氣體吸收池 | 有效光程5m，波長(zhǎng)范圍3-12um，輸出發(fā)散角30mrad，操作大氣壓0.01-1atm | 1 |
3 | 2-15um碲鎘汞（MCT）中紅外光電探測(cè)器 | 響應(yīng)波長(zhǎng)范圍2-15um，光敏面大小2x2mm，工作帶寬10Hz-14MHz | 1 |
4 | U盤(pán) | 含操作軟件，產(chǎn)品操作手冊(cè) | 1 |
1、7.4um低功耗臺(tái)式DFB-QCL中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器
http://www.microphotons。。ｃｎ/?a=cp3&id=120
2、5米長(zhǎng)光程小型化Mini中紅外空芯光纖氣體吸收池
http://www.microphotons。。ｃｎ/?a=cpinfo&id=1094
3、2-15um碲鎘汞（MCT）中紅外光電探測(cè)器，帶放大，帶TEC
http://www.microphotons。。ｃｎ/?a=cp3&id=418
公司簡(jiǎn)介
筱曉(上海)光子技術(shù)有限公司成立于2014年,是一家被上海市評(píng)為高新技術(shù)企業(yè)和擁有上海市專(zhuān)精特新企業(yè)稱(chēng)號(hào)的專(zhuān)業(yè)光學(xué)服務(wù)公司，業(yè)務(wù)涵蓋設(shè)備代理以及項(xiàng)目合作研發(fā)，公司位于大虹橋商務(wù)板塊，擁有接近2000m2的辦公區(qū)域，建有500平先進(jìn)的AOL(Advanced Optical Labs)光學(xué)實(shí)驗(yàn)室，為國(guó)內(nèi)外客戶(hù)提供專(zhuān)業(yè)技術(shù)支持服務(wù)。公司主要經(jīng)營(yíng)光學(xué)元件、激光光學(xué)測(cè)試設(shè)備、以及光學(xué)系統(tǒng)集成業(yè)務(wù)。十年來(lái),依托專(zhuān)業(yè)、強(qiáng)大的技術(shù)支持，以及良好的商務(wù)支持團(tuán)隊(duì)，筱曉的業(yè)務(wù)范圍正在逐年增長(zhǎng)。目前業(yè)務(wù)覆蓋國(guó)內(nèi)外各著名高校、頂級(jí)科研機(jī)構(gòu)及相關(guān)領(lǐng)域等諸多企事業(yè)單位。筱曉擁有一支核心的管理團(tuán)隊(duì)以及專(zhuān)業(yè)的研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，奠定了我們?cè)谠O(shè)備的拓展應(yīng)用及自主研發(fā)領(lǐng)域堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
主要經(jīng)營(yíng)
激光器/光源
半導(dǎo)體激光器（DFB激光器、SLD激光器、量子級(jí)聯(lián)激光器、FP激光器、VCSEL激光器）
氣體激光器（HENE激光器、氬離子激光器、氦鎘激光器）
光纖激光器（連續(xù)激光器、超短脈沖激光器）
光學(xué)元件
光纖光柵濾波器、光纖放大器、光學(xué)晶體、光纖隔離器/環(huán)形器、脈沖驅(qū)動(dòng)板、光纖耦合器、氣體吸收池、光纖準(zhǔn)直器、光接收組件、激光控制驅(qū)動(dòng)器等各種無(wú)源器件
激光分析設(shè)備
高精度光譜分析儀、自相關(guān)儀、偏振分析儀，激光波長(zhǎng)計(jì)、紅外相機(jī)、光束質(zhì)量分析儀、紅外觀察鏡等
光纖處理設(shè)備
光纖拉錐機(jī)、裸光纖研磨機(jī) 。 
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