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2020-05

TDLAS气体分析主流产品简介(上)

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        中红外量子级联激光器(QCL)是一种性能优越的新型半导体激光器,随着QCL的发展,可调谐半导体激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)在痕量气体分析领域获得了更广泛的应用。相较于传统的非色散红外光谱分析技术(NDIR),基于TDLAS技术的气体分析技术具有难以取代的优势。


     目前市面上的主流气体分析产品多数采用NDIR技术,其缺点包含:

  1)复杂的采样和预处理系统使得系统响应速度慢,难以满足实时响应需求;

  2)受背景气体(如水汽)的交叉干扰严重,并且样气中的粉尘引起误差,影响浓度测量准确度;

  3)单点采样使得测量数据不具有代表性;

  4)易于发生漂移,降低数据可靠性,且因为需要经常标定,维护成本高。


       TDLAS也是一种红外吸收光谱技术,基本原理是通过分析光被气体的选择性吸收,由吸收光谱反演获得待测气体浓度。由于TDLAS技术采用了半导体激光光源,光谱线宽远小于待测气体单根吸收谱线的线宽,频率扫描范围可避开其他气体吸收谱线,有效避免交叉干扰。其优点如下:

  1)高灵敏度和高选择性:可调谐半导体激光器的线宽低至10-4波数(cm-1),而一般分子的吸收谱线的线宽在10-2 cm-1量级,将激光器的输出波长调谐到选定的分子吸收峰中心频率,可避开其他气体组分的干扰;

 2)响应快速:脉冲式的可调谐激光器的脉冲沿上升时间在纳秒级别(10-9 s),允许它们在很小的光谱范围内进行扫描,在毫秒范围内能对几种波长进行扫描;

 3)相同样气多组分测量:可调谐激光器的波长覆盖了大多数气体的吸收峰,因而可以检测的气体种类非常多,只要更换激光器,同样的设备可以实现多种气体监测;

 4)实现连续在线监测:传统的检测方法大都需要采样及预处理过程,难以实现连续在线监测。TDLAS可以实现原位监测,无需任何预处理过程;

 5)实现区域监测:传统的检测方法由于单点采样,数据可能不够具有代表性,难以满足区域内的监测要求。TDLAS技术结合开放式光路和长光程设计,可以反映几百米,甚至几千米区域内的气体浓度信息;

 6)远距离遥感:可调谐激光器很容易进行准直、聚焦等操作,并且红外无需接触测量,可实现远距离遥感。


常用于TDLAS系统的激光器

TDLAS系统的主要部件为可调谐半导体激光器,以下介绍常见的可调谐半导体激光器及其特性:

        FP(Fabry-Perot Laser,法布里-珀罗)激光器:输出功率大(可达瓦级),一般为多模输出,且因为光谱线宽较宽,难以满足对精度要求高的痕量气体分析需求。

        DFB(Distributed Feedback Laser,分布反馈式)激光器:输出功率比FP激光器低很多(最多几十个毫瓦),可以输出较窄(0.01 nm量级)的光谱,并能够通过温度调谐提供有限的波长调谐(几个波数)。DFB激光器是目前市面上TDLAS系统中最常见的激光器,其输出线宽小于10MHz,而传统NDIR红外光源的线宽则达到数百GHz。

        VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,垂直腔面发射)激光器:优点是线宽较窄(0.1 nm量级)且波长对温度漂移较小,然而只能实现从0.760-2.4 μm之间的部分波长。

       海尔欣与国际知名QCL和MCT芯片厂商合作,研发用于工业领域过程监控和气体传感器件,包含激光器,探测器,驱动器,安装座和信号处理模块。若您处于开发或研究的初期阶段,我们同时也提供一系列激光安装座和驱动器,长光程气体池,MCT探测器,TDLAS专用锁相模块。

       海尔欣以瑞士Alpes公司,日本住友电工,美国Thorlabs和Adtech Photonics公司的分布反馈式量子级联激光器(DFB-QCL)为基础元器件,通过专利的封装和准直工艺,整合成一整套量子级联准直激光发射模块。无论您需要连续输出,脉冲输出,定制中心波长,宽调谐,线宽<5 MHz,输出功率达到百毫瓦级,还是高性价比的工业批量器件,请与我们联系,我们将帮您选择3到13 μm及以上的中红外激光器。我们的激光发射器主要产品为:

QC-QubeTM 迷你全功能量子级联激光发射单元(世界最小的具备气密,温控,散热,准直功能的中红外激光器)

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HPQCL-QTM 标准中红外量子级联激光器(全功能且含共轴红光,方便用户观察及调光)

相关链接:http://www.healthyphoton.com/index.php?c=article&id=876

HPQCL-HTM 工业级HHL封装量子级联激光器(高性价比,高可靠)

相关链接:http://www.healthyphoton.com/index.php?c=article&id=875


关于我们


       海尔欣光电(HealthyPhoton Tech. Co.)是专注于中红外波段精密光电组件和光谱仪器的设计商和制造商,是中国首家支持量子级联激光器应用以及其他波长组件科研应用的领先供应商。欢迎在线浏览我们的产品,或点击产品网页的“文档下载”获取我们产品的PDF文档。 欢迎通过电子邮件info@healthyphoton.com 或致电0574-88357326/15618922826进行咨询。请关注海尔欣科技微信公众号,跟踪我们的最新产品和服务动态!

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