Во системите за сензори за гас TDLAS, ласерот DFB (Дистрибуирана повратна информација) служи како основен извор на светлина. DFB ласерите се карактеризираат со тесни широчини на линии, излез со единечен надолжен режим, стабилност на висока бранова должина и прецизна приспособливост. Нивната бранова должина на емисија може точно да се совпадне со линијата за апсорпција на целниот гас и да се прилагоди преку температурата или погонската струја за да се овозможи скенирање и откривање преку врвот на апсорпцијата, што ги прави идеален избор за мониторинг на индустриски гас, анализа на животната средина и научни истражувања.
(1) Ласерот DFB емитува кохерентен ласерски зрак во еден режим со бранова должина дотерана на целната линија за апсорпција на гас.
(2) Ласерскиот зрак поминува низ гасна ќелија што го содржи примерокот што треба да се мери.
(3) Гасот апсорбира дел од ласерската светлина на неговата карактеристична бранова должина, додека преостанатата светлина се пренесува.
(4) Фотодетектор ја снима пренесената или рефлектираната светлина, претворајќи ја во електричен сигнал.
(5) Системот го анализира сигналот користејќи алгоритми за откривање заклучување, демодулација или Фуриеова трансформација за да ја пресмета концентрацијата на гасот според законот Бир-Ламберт.
|
Компонента |
Опис на функцијата |
|
DFB ласер |
Обезбедува ласерски извор со единечен режим со тесна линија. Нејзината бранова должина на емисија се прилагодува преку контрола на температурата за да се скенира низ карактеристичната линија на апсорпција на целниот гас, додека струјата на вбризгување е модулирана на висока фреквенција за мерења со спектроскопија на модулација на бранова должина (WMS). |
|
Гасна ќелија |
Запечатена комора која го содржи целниот гас и обезбедува дефинирана должина на оптичката патека за мерење на апсорпцијата. Изборните модули за контрола на температурата и притисокот ја подобруваат стабилноста на мерењето и ги намалуваат грешките предизвикани од варијации во околината. |
|
Фотодетектор (ПД) |
Го претвора оптичкиот сигнал по интеракцијата со гасот во електричен сигнал за последователно засилување, демодулација и анализа на концентрацијата. |
|
Сплитер на зрак/спојка со оптички влакна |
Разделувачот на зрак се совпаѓа со оптичкиот систем на слободен простор, додека спојката со влакна одговара на комплетот со сите влакна. Го дели ласерот на референтни и мерни патеки. Референтниот сигнал се користи за да се компензира флуктуациите на ласерската моќност и да се подобри точноста на мерењето (опционално). |
|
Систем за обработка на сигнали |
Ги засилува сигналите на слабите фотодетектори и врши демодулација со спектроскопија на модулација на бранова должина (WMS), вклучувајќи екстракција на хармоници 1f/2f, за да се добијат информации за апсорпција на гас и да се одреди концентрацијата на гасот. |
|
Компјутер/контролен систем |
Обезбедува системска контрола, конфигурација на параметри, добивање податоци, обработка на сигнали, пресметка на концентрација, складирање податоци и визуелизација на резултатите од мерењето во реално време. |
760nm 10mW DFB пеперутка ласерска диода
1392nm 10mW DFB пеперутка ласерска диода
1683nm 10mW ласерски споен со влакна
Ласер за пеперутка DFB со висока моќност од 1653,7 nm 40 mW
1651nm DFB-фибер споена ласерска диода
1625nm DFB BTF ласерска диода
1567nm DFB ласерска диода пеперутка
1580nm DFB SM PM ласерска диода
П1: Која бранова должина на DFB ласерот обично се користи во TDLAS?
А1:
|
|
Гас |
Бранова должина (nm) |
|
1 |
CO2 |
1572.45 |
|
2 |
О2 |
760 |
|
3 |
CH4 |
1653 |
|
4 |
N2O |
1392/2257 |
|
5 |
CO |
1566 |
|
6 |
NH3 |
1512.2 |
|
7 |
SO2 |
7160 |
|
8 |
БР |
1800/2650 |
|
9 |
H2S |
1574.5/1590 |
|
10 |
C3H8 |
3370 |
|
11 |
SF6 |
1576.3 |
|
12 |
C2H2 |
1531.64/1521 |
|
13 |
C2H4 |
1625.9 |
|
14 |
C2H6 |
1683.1 |
|
15 |
HCI |
1742 |
|
16 |
HF |
1278/1273 година |
|
17 |
HCN |
1540 |
П2: Дали DFB ласерот бара изолатор?
A2: Оптичките изолатори се препорачуваат во TDLAS системи базирани на влакна или во конфигурации со значителен оптички заден одраз. Тие исто така може да бидат корисни во поставките за слободен простор каде што постојат преостанати рефлексии. Изолаторот ги потиснува оптичките повратни информации, спречувајќи прескокнување на режимот, нестабилност на фреквенцијата и флуктуации на излезната моќност, а со тоа обезбедува стабилна ласерска работа во еден режим и подобрена основна стабилност на мерењето.
П3: Зошто ласерот DFB е префериран извор на светлина за TDLAS наместо FP или VCSEL ласер?
A3: DFB ласерите, интегрираните решетки на Bragg, обезбедуваат стабилна емисија со една фреквенција, со тесна ширина на линијата со висок SMSR (>35dB) и подесување без режим на прескокнување. За споредба, FP ласерите покажуваат емисија со повеќе надолжни режими и стабилност со ограничена бранова должина, додека VCSEL обично нудат ограничен опсег на подесување што можеби нема целосно да ги покрие потребните карактеристики на апсорпција. Супериорната спектрална чистота и стабилноста на подесување на DFB ласерите значително го подобруваат откривањето на хармониката SNR, што ги прави префериран извор на светлина за високопрецизно сензорирање на гасови WMS-TDLAS (1f/2f).
П4: Кои опции за пакет се достапни за TDLAS DFB ласерите?
А4: Два мејнстрим пакети:
①14-пински пакет Butterfly: Интегрира TEC, NTC термистор и фотодиода на монитор, со опционален оптички изолатор. Широко се користи во високопрецизни TDLAS системи поврзани со влакна кои бараат прецизна стабилизација на температурата и моќноста.
②TO-конзерва (TO5/TO46): Компактно решение дизајнирано за конфигурации на слободен простор или усогласен излез. Обично нема интегрирана TEC контрола и може да бара надворешна стабилизација на температурата. Погоден е за чувствителни на трошоците и минијатуризирани апликации за сензори за гас на отворен пат.
-
