TDLAS-HC-7.4-H2O 7.4um QCL结合空芯光纤气室气体分析系统
- 公司名称 筱晓（上海）光子技术有限公司
- 品牌 其他品牌
- 型号 TDLAS-HC-7.4-H2O
- 产地
- 厂商性质 经销商
- 更新时间 2022/3/31 15:00:33
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公司简介
筱晓(上海)光子技术有限公司成立于2014年，是一家被上海市评为高新技术企业和拥有“上海市专精特新企业称号”的专业光学服务公司，业务涵盖设备代理以及项目合作研发，公司位于大虹桥商务板块，拥有接近2000m²的办公区域，建有500平先进的AOL(Advanced Optical Labs)光学实验室，为国内外客户提供专业技术支持服务。公司主要经营光学元件、激光光学测试设备、以及光学系统集成业务。十年来，依托专业、强大的技术支持，以及良好的商务支持团队，筱晓的业务范围逐年增长。目前业务覆盖国内外各著名高校、顶级科研机构及相关领域等诸多企事业单位。筱晓拥有一支核心的管理团队以及专业的研发实验室，奠定了我们在设备的拓展应用及自主研发领域坚实的基础。
公司自成立以来，始终遵循诚信发展、探索创新、务实致远、以质取胜的服务理念，并在产品开发和销售中贯彻到底。公司自始至终秉承着国际标准的质量安全保障。多年来，公司一直致力于光学设备的设计开发，以及知识产权的保护。我们将不断完善管理机制和技术水平，为客户提供更安全环保的产品以及更优质的服务。
应用领域
医学医用相关产品分类：Wasach OCT光栅、 SLD 二极管、高速扫频激光器、SOA 放大器、光纤延迟线，OCT光谱分析仪 ......
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光纤通讯与传感相关产品分类： 波分复用器、光纤放大器、高速光电探测器、锁频半导体可调谐激光器、强度/相位调制器、特种光纤、超窄线宽稳频激光器模块、光通讯DFB激光器......
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微波光子相关产品分类：20G信号发生器、高速电光调制器、高速光电探测器、高频相位/强度电光调制器、高速示波器 、任意波形发生器...... |
气体分析相关产品分类：单模声光调制器 、超高反射率反射镜、光电探测器模块 、小型化气室、中红外气体吸收池、激光气体分析综合控制器、DFB激光二极管、中红外超连续谱光源、高精度波长计......
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量子计算相关产品分类： 外腔半导体激光器、空间光隔离器 、电光调制器、高精度波长计 、高精度光谱分析仪......
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激光雷达相关产品分类：窄线宽稳频激光器模块、FMCW DFB激光器、ns级超快光开关，光电平衡探测器......
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半导体分析相关产品分类：激光光束分析仪、激光芯片LIV测试系统、近红外相机、六轴位移台、光束匀化...... |
机械视觉相关产品分类：经济型荧光近红外数字相机、低成本近红外InGaAs铟镓砷相机，中红外高性能非制冷相机、UV CMOS/CCD紫外波段相机、 SWIR镜头(C-mount）...... |
先进光学实验室
半导体综合分析实验室：半导体激光器光谱分析，功率测试，光束质量测试，线宽测试，各种光无源器件的测试，光纤放大器等等近红外产品的测试。目前我们在半导体测试，TDLAS激光法气体分析检测，CRDS腔衰荡系统,DTS高温传感以及DVS等项目研究开发领域有着深厚的积累，能够为客户提供更加精准的器件方案支持。
未来前沿光学综合实验室：负责公司未来前沿科学的相关应用支持。其中包括：自适应光学，量子计算，微波光子，太赫兹，微纳光学等技术学习与推广应用，
自适应光学：波前分析仪，可变形镜，近红外CCD相机；
微波光子：是德科技20G矢量网络分析仪，25G信号发生器，20G高速调制器，22G光电接收器，光谱仪AQ6375B、771B-MIR波长计等测量设备;
太赫兹：300G太赫兹发生器，太赫兹功率计，太赫兹时域光谱仪分析仪；
微纳光学：微纳光纤制作平台，光学显微镜，2-4.5um超连续谱光源；
量子计算：（在建中）
高新技术企业证书
各种激光器光源,光纤光栅,光谱仪中红外相机,光纤放大器,光学晶体窗片透镜反射镜,准直器光纤跳线,偏振器件,滤波器滤光器标准具,延迟线光衰减器,光束整形器太赫兹晶体等
| 产地类别 | 进口 | 应用领域 | 医疗卫生,环保,化工,生物产业,能源 |
|---|---|---|---|
| 激光器 | 7.4um中红外量子级联激光器 | 光电探测器 | 2-15um碲镉汞（MCT）中红外光电探测器 |
7.4um QCL结合空芯光纤气室气体分析系统
理论基础
1、比尔-朗伯定律
一束激光穿过浓度为C的被测气体时，当激光器的波长和被测气体某个吸收谱线中心频率相同时，气体分子会吸收光子而跃迁到高能级，表现为气体吸收波段激光光强的衰减
2、波长调制光谱技术
A) 激光器的调谐特性
DFB激光器 由于具有良好的单色性，窄线宽特性和频率调谐特性，DFB激光器能够很好的避免其他背景气体的交叉干扰，使检测系统具有较好的测量精度，因此被广泛的用于气体检测
B) 谐波检测理论
通过对激光器的驱动电压加高频正弦电压信号，从而改变电流，使输出频率也按正弦规律变化。通过给激光器驱动加锯齿波电压，使其输出波长在气体吸收峰两侧扫描，利用锁相放大器调制并解调出谐波信号，进行气体浓度的测量。
3、吸收谱线选取的原则
在进行气体检测时，对吸收谱线的选取非常关键，应考虑以下几个方面
（1）气体在选定的谱线处要有较强的吸收峰，
（2）谱线波长对应的激光器光源技术要相对成熟
（3）在选定的吸收谱线处没有背景气体吸收的干扰，或吸收相对较弱，可以忽略
实验仪器
1、7.4um低功耗台式DFB-QCL中红外量子级联激光器
QCL7400 - 7.4um低功耗台式DFB-QCL中红外量子级联激光器是筱晓2018上半年开发出的台低功耗的QCL DFB激光。超过100nm的可调谐范围，输出功率大于25mw满足客户测试气体传感等工业需求。我们的激光器准直输出输出功率稳定，温度波长稳定性*比传统大功耗的量子级联激光器的稳定性高出好几个数量级。为我们中红外测试的客户提供了最佳的测试光源。
光谱图
波长温度电流调谐曲线
2、5米长光程小型化Mini中红外空芯光纤气体吸收池
HC-5-MIR 5米长光程气体吸收池可应用于光谱分析检测，坚固，紧凑的气室采用了中空光纤盘绕，其排列非常简单。在中空纤维中，探测光束和分析物重叠，从而实现了灵敏的激光吸收光谱，并以最小的样品量进行痕量气体和同位素分析。
3、2-15um碲镉汞（MCT）中红外光电探测器，带放大，带TEC
MCT-15-4TE放大探测器是一种热电冷却光电导HgCdTe(碲镉汞，MCT)探测器。这种材料对2.0到15 μm的中红外光谱波段光波敏感。半导体制冷片(TEC)采用一个热敏电阻反馈电路对探测器元件的温度控制在-30 °C，从而将热变化对输出信号的影响最小化。为了获得最佳效果，我们推荐将输出电缆(不附带)与一个50欧姆的终端连接。由于探测器是AC偶合的，因此它需要一个脉冲或斩波输入信号。 交流耦合探测器不会看到未斩波的直流信号，因为它们对只对强度变化而不是强度的绝对值敏感。
三、实验测试
本次实验使用7.4um QCL激光器结合5米光程空芯光纤气体吸收池测试空气中的H2O气体。
系统示意图
操作步骤：
1、安装7.4umQCL激光器，准直输出到空芯光纤气室的一端
2、空芯光纤气室的另一端接入MCT探测器
3、用BNC转SMA线连接探测器和7.4um QCL激光器的PREAMP前置放大端
4、 用一根BNC-BNC线连接示波器和7.4um QCL激光器的DACOUT模拟输出端
5、 用一根BNC-BNC线连接示波器和7.4um QCL激光器的TRIG OUT触发端
6、 打开激光器和探测器
7、 调节软件参数，在示波器上观察二次谐波信号波形、幅值等信息
过程分析：利用电脑端的控制软件调节电流和温度的大小对波长进行调谐，使激光器实现一定波长范围的扫描，使输出波长覆盖气体的吸收峰，锁相放大器提供高频正弦调制信号，使激光器输出频率得到正弦调制，激光器发出的光经过气体吸收池，通过探测器进入PREAMP端前置放大电路，再经过锁相放大器调制解调，通过DAC OUT 模拟输出端到示波器通道2，显示二次谐波的信号。整个过程中，我们通过调节软件中的各项参数，同时观察输出波形，使输出波形*。
四、实验结果
1、二次谐波波形及调制参数如下：
二次谐波
软件调制参数
2、验证分析：
通过查询Hitran数据库得到在波数为1354cm-1到1356cm-1范围内的吸收谱线如下：
吸收峰波长约为7.381um，通过对比二次谐波幅值信息，与数据库相符合，由此验证是H2O气体。
3、实验结论：
通过测试，我们发现使用这套测试系统分析空气中的H2O气体时，二次谐波幅值可达150mV，说明这套测试系统精度很高。
产品清单：
# | 名称 | 描述 | 数量 |
1 | 7.4um中红外量子级联激光器 | 峰值工作波长7.4um，输出功率5mW，光谱宽度<1MHz， 输出隔离度30dB，台式规格尺寸340(L)x240(W)x100(H)mm | 1 |
2 | 5米长光程小型化Mini中红外空芯光纤气体吸收池 | 有效光程5m，波长范围3-12um，输出发散角30mrad，操作大气压0.01-1atm | 1 |
3 | 2-15um碲镉汞（MCT）中红外光电探测器 | 响应波长范围2-15um，光敏面大小2x2mm，工作带宽10Hz-14MHz | 1 |
4 | U盘 | 含操作软件，产品操作手册 | 1 |
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