Sa TDLAS gas sensing system, ang DFB (Distributed Feedback) laser ay nagsisilbing pangunahing pinagmumulan ng liwanag. Ang mga DFB laser ay nailalarawan sa pamamagitan ng makitid na linewidth, single-longitudinal-mode na output, mataas na wavelength na katatagan, at tumpak na tunability. Ang kanilang emission wavelength ay maaaring tumpak na itugma sa target na gas's absorption line at fine-tuned sa pamamagitan ng temperatura o drive current upang paganahin ang pag-scan at pag-detect sa kabuuan ng absorption peak, na ginagawa silang isang mainam na pagpipilian para sa pang-industriyang pagsubaybay sa gas, pagsusuri sa kapaligiran, at siyentipikong pananaliksik.
(1) Ang DFB laser ay naglalabas ng magkakaugnay, single-mode laser beam na may wavelength na nakatutok sa target na linya ng pagsipsip ng gas.
(2) Ang laser beam ay dumadaan sa isang gas cell na naglalaman ng sample na susukatin.
(3) Ang gas ay sumisipsip ng bahagi ng laser light sa katangian nitong wavelength, habang ang natitirang liwanag ay ipinapadala.
(4) Kinukuha ng isang photodetector ang ipinadala o sinasalamin na liwanag, na ginagawa itong electrical signal.
(5) Sinasuri ng system ang signal gamit ang lock-in detection, demodulation, o Fourier transform algorithm para kalkulahin ang konsentrasyon ng gas ayon sa batas ng Beer-Lambert.
|
Component |
Paglalarawan ng Function |
|
DFB laser |
Nagbibigay ng narrow-linewidth single-mode na laser source. Ang emission wavelength nito ay nakatutok sa pamamagitan ng temperature control para i-scan ang kabuuan ng characteristic absorption line ng target na gas, habang ang injection current ay modulated sa mataas na frequency para sa wavelength modulation spectroscopy (WMS) measurements. |
|
Gas Cell |
Isang selyadong silid na naglalaman ng target na gas at nagbibigay ng tinukoy na haba ng optical path para sa pagsukat ng pagsipsip. Ang mga opsyonal na module ng pagkontrol sa temperatura at presyon ay nagpapabuti sa katatagan ng pagsukat at binabawasan ang mga error na dulot ng mga pagkakaiba-iba sa kapaligiran. |
|
Photodetector (PD) |
Kino-convert ang optical signal pagkatapos ng interaksyon sa gas sa isang electrical signal para sa kasunod na amplification, demodulation, at concentration analysis. |
|
Beam Splitter/Optical Fiber Coupler |
Ang beam splitter ay tumutugma sa isang free-space optical system, habang ang fiber coupler ay umaangkop sa isang all-fiber setup. Hinahati nito ang laser sa mga landas ng sanggunian at pagsukat. Ang reference signal ay ginagamit upang mabayaran ang mga pagbabago sa kapangyarihan ng laser at pagbutihin ang katumpakan ng pagsukat (opsyonal). |
|
Signal Processing System |
Pinapalakas ang mahinang mga signal ng photodetector at nagsasagawa ng wavelength modulation spectroscopy (WMS) demodulation, kabilang ang 1f/2f harmonic extraction, upang makakuha ng impormasyon sa pagsipsip ng gas at matukoy ang konsentrasyon ng gas. |
|
Computer/ Control System |
Nagbibigay ng kontrol sa system, configuration ng parameter, pagkuha ng data, pagpoproseso ng signal, pagkalkula ng konsentrasyon, pag-iimbak ng data, at real-time na visualization ng mga resulta ng pagsukat. |
760nm 10mW DFB Butterfly Laser Diode
1392nm 10mW DFB Butterfly Laser Diode
1683nm 10mW Fiber Coupled Laser
High-power 1653.7nm 40mW DFB Butterfly Laser
1651nm DFB Fiber Coupled Laser Diode
1625nm DFB BTF Laser Diode
1567nm DFB butterfly laser diode
1580nm DFB SM PM Laser Diode
Q1: Anong wavelength ng DFB laser ang karaniwang ginagamit sa TDLAS?
A1:
|
|
Gas |
Haba ng daluyong(nm) |
|
1 |
CO2 |
1572.45 |
|
2 |
O2 |
760 |
|
3 |
CH4 |
1653 |
|
4 |
N2O |
1392/2257 |
|
5 |
CO |
1566 |
|
6 |
NH3 |
1512.2 |
|
7 |
SO2 |
7160 |
|
8 |
HINDI |
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 |
|
17 |
HCN |
1540 |
Q2: Ang DFB laser ba ay nangangailangan ng isolator?
A2: Ang mga optical isolator ay inirerekomenda sa fiber-based na TDLAS system o sa mga configuration na may makabuluhang optical back-reflection. Maaari rin silang maging kapaki-pakinabang sa mga pag-setup ng libreng espasyo kung saan umiiral ang mga natitirang reflection. Pinipigilan ng isolator ang optical feedback, pinipigilan ang mode hopping, frequency instability, at pagbabagu-bago ng output power, sa gayo'y tinitiyak ang matatag na single-mode na operasyon ng laser at pinahusay na katatagan ng baseline ng pagsukat.
Q3: Bakit ang DFB laser ang gustong pinagmumulan ng liwanag para sa TDLAS sa halip na FP o VCSEL laser?
A3: Ang mga DFB laser, pinagsamang Bragg grating, ay nagbibigay ng stable na single-frequency, narrow-linewidth emission na may mataas na SMSR (>35dB) at mode-hop-free tuning. Sa paghahambing, ang mga laser ng FP ay nagpapakita ng multi-longitudinal-mode na paglabas at limitadong katatagan ng wavelength, habang ang mga VCSEL ay karaniwang nag-aalok ng isang limitadong hanay ng pag-tune na maaaring hindi ganap na sumasakop sa mga kinakailangang tampok ng pagsipsip. Ang superyor na spectral na kadalisayan at katatagan ng pag-tune ng mga DFB laser ay makabuluhang nagpapabuti sa harmonic detection na SNR, na ginagawa silang mas gustong pinagmumulan ng liwanag para sa high-precision na WMS-TDLAS (1f/2f) na gas sensing.
Q4: Anong mga opsyon sa package ang available para sa TDLAS DFB lasers?
A4: Dalawang pangunahing pakete:
①14-pin Butterfly package: Pinagsasama ang isang TEC, NTC thermistor, at monitor photodiode, na may opsyonal na optical isolator. Ito ay malawakang ginagamit sa high-precision fiber-coupled TDLAS system na nangangailangan ng tumpak na temperatura at power stabilization.
②TO-can (TO5/TO46): Isang compact na solusyon na idinisenyo para sa free-space o collimated na mga configuration ng output. Karaniwan itong walang pinagsamang TEC na kontrol at maaaring mangailangan ng panlabas na pag-stabilize ng temperatura. Ito ay angkop para sa cost-sensitive at miniaturized open-path gas sensing application.
-
