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7.4um 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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公司名稱筱曉（上海）光子技術(shù)有限公司
品牌
型號(hào)
所在地上海市
廠商性質(zhì)其他
更新時(shí)間2024/6/8 11:35:53
訪問次數(shù)76

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公司簡(jiǎn)介筱曉（上海）光子技術(shù)有限公司是一家業(yè)的光學(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)，公司位于上海CBD商圈繁華地段，擁有600多m2的辦公區(qū)域，建有的AOL（Advanced Optical Labs）光學(xué)實(shí)驗(yàn)室，為國內(nèi)外客戶提供業(yè)技術(shù)支持服務(wù)。公司主要經(jīng)營光學(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)。總部坐落于魔都上海，并在北京、香港、溫哥華設(shè)立分公司。依托業(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)。目業(yè)務(wù)覆蓋國內(nèi)外各高校、頂科研機(jī)構(gòu)及相關(guān)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)域堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。公司自成立以來，始終遵循行業(yè)先、誠信發(fā)展、探索創(chuàng)新、務(wù)實(shí)致遠(yuǎn)、以質(zhì)取勝的服務(wù)理念，并在產(chǎn)品開發(fā)和銷售中貫徹到底。公司自始至終秉承著標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量安全保障。。我們將不斷完善管理機(jī)制和技術(shù)水平，為客戶提供更安全環(huán)保的產(chǎn)品以及更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。主要經(jīng)營激光器/光源半導(dǎo)體激光器（DFB激光器、SLD激光器、量子聯(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)光學(xué)實(shí)驗(yàn)室近紅外實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組：半導(dǎo)體激光器光譜分析，功率測(cè)試，光束質(zhì)量測(cè)試，線寬測(cè)試，各種光無源器件的測(cè)試，光纖放大器等等近紅外產(chǎn)品的測(cè)試。目我們?cè)诎雽?dǎo)體測(cè)試，TDLAS激光法氣體分析檢測(cè)，DTS高溫傳感等項(xiàng)目研究開發(fā)域有著深厚的積累，能夠?yàn)榭蛻籼峁└泳珳?zhǔn)的器件方案支持。中紅外實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組：負(fù)責(zé)公司中紅外波段的相關(guān)產(chǎn)品。其中包括：中紅外激光半導(dǎo)體器件測(cè)試，中紅外QCL激光器的性能研發(fā)改進(jìn)，中紅外技術(shù)學(xué)習(xí)與推廣應(yīng)用，目我們已成熟具備QCL激光器對(duì)TDLAS氣體測(cè)量技術(shù)，并提供整套系統(tǒng)器件，還具有的光譜儀AQ6377、波長(zhǎng)計(jì)等測(cè)量設(shè)備，可以為客戶提供實(shí)驗(yàn)服務(wù)，解答各類中紅外產(chǎn)品售后問題。超快太赫茲微納實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：承擔(dān)超快、太赫茲及微納交叉應(yīng)用，整合相關(guān)技術(shù)到安全測(cè)試、生物傳感等新型應(yīng)用域。太赫茲設(shè)備正在積籌備中，依托超快激光器研發(fā)能力，擁有健全的核心元器件供應(yīng)鏈；具備微納光纖生產(chǎn)制備測(cè)試能力其產(chǎn)品可廣泛用于生物、溫度、壓力、氣體傳感等域。

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筱曉光子7.4umQCL結(jié)合空芯光纖氣室氣體分析系統(tǒng)分析空氣中(H2O)總覽理論基礎(chǔ)1、比爾-朗伯定律一束激光穿過濃度為C的被測(cè)氣體時(shí)

7.4um QCL結(jié)合空芯光纖氣室氣體分析系統(tǒng) 分析空氣中H2O 產(chǎn)品信息

筱曉光子 7.4um QCL結(jié)合空芯光纖氣室氣體分析系統(tǒng) 分析空氣中(H2O)

總覽

理論基礎(chǔ)

1、比爾-朗伯定律

一束激光穿過濃度為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，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有背景氣體吸收的干擾，或吸收相對(duì)較弱，可以忽略

技術(shù)參數(shù)

實(shí)驗(yàn)儀器

1、7.4um低功耗臺(tái)式DFB-QCL中紅外量子聯(lián)激光器

QCL7400 - 7.4um低功耗臺(tái)式DFB-QCL中紅外量子聯(lián)激光器是筱曉2018上半年開發(fā)出的國內(nèi)臺(tái)低功耗的QCL DFB激光.超過100nm的可調(diào)諧范圍，輸出功率大于25mw滿足客戶測(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)大功耗的量子聯(lián)激光器的穩(wěn)定性高出好幾個(gè)數(shù)量。為我們中紅外測(cè)試的客戶提供了佳的測(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，并以小的樣品量進(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)的影響小化。為了獲得佳效果，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)過氣體吸收池，通過探測(cè)器進(jìn)入PREAMP端置放大電路，再經(jīng)過鎖相放大器調(diào)制解調(diào)，通過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)過程中，我們通過調(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：

通過查詢Hitran數(shù)據(jù)庫得到在波數(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，通過對(duì)比二次諧波幅值信息，與數(shù)據(jù)庫相符合，由此驗(yàn)證是H2O氣體。

3、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

通過測(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，說明這套測(cè)試系統(tǒng)精度很高。

產(chǎn)品清單：

#	名稱	描述	數(shù)量
1	7.4um中紅外量子聯(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	含操作軟件，產(chǎn)品操作手冊(cè)	1