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      利用空間光對穿技術探測空氣中的水分子吸收峰 - 筱曉光子AOL實驗室② 2022-07-11

      TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)它是利用激光器波長調制通過被測氣體的特征吸收區,在二極管激光器長光程吸收池相結合的基礎上,發展起來的新的氣體檢測方法。TDLAS技術采用的半導體激光光源的光譜,寬度遠小于氣體吸收譜線的展寬,得到單線吸收光譜,因此TDLAS技術是一種高分辨率吸收光譜技術。


      本周我們使用空間光對穿技術,探測空氣中的水分子吸收峰,從而檢測到空氣中水的存在。水的吸收峰在1392nm附近,我們選用了1392nmDFB激光器,LD溫度控制為30℃,電流控制為25mA,將輸出激光用一個大口徑準直頭轉化為空間光準直輸出。



      大口徑準直頭的準直性能很好,在幾米內光斑半徑幾乎沒有變化。在2米遠的位置同樣放置一個大口徑準直頭,用于采集傳輸而來的1392nm空間光,將其耦合進1550nm單模光纖進行光纖傳輸。



      光纖跳線末端,連接一個PD光電探測器進行光電轉換,最后通過電纜將電信號送入鎖相放大器。裝置圖如下所示:




      鎖相放大器輸出的電壓信號接在激光器的驅動模塊上,用于調制激光頻率。我們選擇了一個4Hz正弦波和22kHz正弦波的疊加信號作為輸出信號,其中4Hz電壓信號幅度較大,為±350mV,用于掃描激光頻率,保證它可以掃過水的吸收峰,22kHz的正弦波用于調制激光頻率,幅度不用很大,主要是為了避開低頻處的環境噪聲,并使用解調的技術復現出水的吸收信號。下圖是鎖相放大器在本次實驗中的配置信息,并且它內置了示波器可以直接呈現出解調后的波形,圖中就是水分子在1392nm的吸收峰了。



       

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      模塊式DFB激光器  

      1310/2050nm 

      輸出功率2/10mW

      http://www.zcshare.com/?a=cp3&id=243

      500 kHz / 5 MHz   

      鎖相放大器

      http://www.zcshare.com/?a=cp3&id=360

      60FC-L-4-M100-37  

      超大口徑光纖準直器   

      (可見光波段)

      http://www.zcshare.com/?a=cpinfo&id=2113










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