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利用空间光对穿技术探测空气中的水分子吸收峰 - 筱晓光子AOL实验室② 2022-07-11

TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)它是利用激光器波长调制通过被测气体的特征吸收区,在二极管激光器长光程吸收池相结合的基础上,发展起来的新的气体检测方法。TDLAS技术采用的半导体激光光源的光谱,宽度远小于气体吸收谱线的展宽,得到单线吸收光谱,因此TDLAS技术是一种高分辨率吸收光谱技术。


本周我们使用空间光对穿技术,探测空气中的水分子吸收峰,从而检测到空气中水的存在。水的吸收峰在1392nm附近,我们选用了1392nmDFB激光器,LD温度控制为30℃,电流控制为25mA,将输出激光用一个大口径准直头转化为空间光准直输出。



大口径准直头的准直性能很好,在几米内光斑半径几乎没有变化。在2米远的位置同样放置一个大口径准直头,用于采集传输而来的1392nm空间光,将其耦合进1550nm单模光纤进行光纤传输。



光纤跳线末端,连接一个PD光电探测器进行光电转换,最后通过电缆将电信号送入锁相放大器。装置图如下所示:




锁相放大器输出的电压信号接在激光器的驱动模块上,用于调制激光频率。我们选择了一个4Hz正弦波和22kHz正弦波的叠加信号作为输出信号,其中4Hz电压信号幅度较大,为±350mV,用于扫描激光频率,保证它可以扫过水的吸收峰,22kHz的正弦波用于调制激光频率,幅度不用很大,主要是为了避开低频处的环境噪声,并使用解调的技术复现出水的吸收信号。下图是锁相放大器在本次实验中的配置信息,并且它内置了示波器可以直接呈现出解调后的波形,图中就是水分子在1392nm的吸收峰了。



 

产品图片
产品名称产品链接

模块式DFB激光器  

1310/2050nm 

输出功率2/10mW

http://www.microphotons.cn/?a=cp3&id=243

500 kHz / 5 MHz   

锁相放大器

http://www.microphotons.cn/?a=cp3&id=360

60FC-L-4-M100-37  

超大口径光纤准直器   

(可见光波段)

http://www.microphotons.cn/?a=cpinfo&id=2113










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