TDLAS 가스 감지 시스템에서 DFB(분산 피드백) 레이저는 핵심 광원 역할을 합니다. DFB 레이저는 좁은 선폭, 단일 세로 모드 출력, 높은 파장 안정성 및 정밀한 조정 가능성이 특징입니다. 방출 파장은 대상 가스의 흡수선과 정확하게 일치하고 온도 또는 구동 전류를 통해 미세 조정되어 흡수 피크 전반에 걸쳐 스캐닝 및 감지가 가능하므로 산업용 가스 모니터링, 환경 분석 및 과학 연구에 이상적인 선택입니다.
(1) DFB 레이저는 대상 가스 흡수선에 맞춰 파장이 조정된 응집성 단일 모드 레이저 빔을 방출합니다.
(2) 레이저 빔은 측정할 샘플이 들어 있는 가스 셀을 통과합니다.
(3) 가스는 고유 파장의 레이저 광 중 일부를 흡수하고 나머지 광은 투과시킵니다.
(4) 광검출기는 투과되거나 반사된 빛을 포착하여 전기 신호로 변환합니다.
(5) 시스템은 Lock-in 감지, 복조 또는 푸리에 변환 알고리즘을 사용하여 신호를 분석하여 Beer-Lambert 법칙에 따라 가스 농도를 계산합니다.
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요소 |
기능 설명 |
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DFB 레이저 |
선폭이 좁은 단일 모드 레이저 소스를 공급합니다. 방출 파장은 온도 제어를 통해 조정되어 대상 가스의 특성 흡수선을 스캔하고, 주입 전류는 WMS(파장 변조 분광학) 측정을 위해 고주파수로 변조됩니다. |
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가스 셀 |
대상 가스를 포함하고 흡수 측정을 위해 정의된 광학 경로 길이를 제공하는 밀봉된 챔버입니다. 옵션인 온도 및 압력 제어 모듈은 측정 안정성을 향상시키고 환경 변화로 인한 오류를 줄입니다. |
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광검출기(PD) |
후속 증폭, 복조 및 농도 분석을 위해 가스와 상호 작용한 후의 광 신호를 전기 신호로 변환합니다. |
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빔 스플리터/광섬유 커플러 |
빔 스플리터는 자유 공간 광학 시스템에 적합하고 파이버 커플러는 전체 파이버 설정에 적합합니다. 레이저를 기준 경로와 측정 경로로 나눕니다. 기준 신호는 레이저 전력 변동을 보상하고 측정 정확도를 향상시키는 데 사용됩니다(옵션). |
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신호처리 시스템 |
약한 광검출기 신호를 증폭하고 1f/2f 고조파 추출을 포함한 파장 변조 분광법(WMS) 복조를 수행하여 가스 흡수 정보를 얻고 가스 농도를 결정합니다. |
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컴퓨터/제어 시스템 |
시스템 제어, 매개변수 구성, 데이터 수집, 신호 처리, 농도 계산, 데이터 저장 및 측정 결과의 실시간 시각화를 제공합니다. |
760nm 10mW DFB 버터플라이 레이저 다이오드
1392nm 10mW DFB 버터플라이 레이저 다이오드
1683nm 10mW 파이버 결합 레이저
고출력 1653.7nm 40mW DFB 버터플라이 레이저
1651nm DFB 파이버 결합 레이저 다이오드
1625nm DFB BTF 레이저 다이오드
1567nm DFB 버터플라이 레이저 다이오드
1580nm DFB SM PM 레이저 다이오드
Q1: TDLAS에 일반적으로 사용되는 DFB 레이저의 파장은 무엇입니까?
A1:
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가스 |
파장(nm) |
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1 |
CO2 |
1572.45 |
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2 |
O2 |
760 |
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3 |
CH4 |
1653 |
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4 |
N2O |
1392/2257 |
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5 |
콜로라도 |
1566 |
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6 |
NH3 |
1512.2 |
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7 |
SO2 |
7160 |
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8 |
아니요 |
1800/2650 |
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9 |
H2S |
1574.5/1590 |
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10 |
C3H8 |
3370 |
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11 |
SF6 |
1576.3 |
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12 |
C2H2 |
1531.64/1521 |
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13 |
C2H4 |
1625.9 |
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14 |
C2H6 |
1683.1 |
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15 |
HCI |
1742 |
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16 |
HF |
1278/1273 |
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17 |
HCN |
1540 |
Q2: DFB 레이저에는 아이솔레이터가 필요합니까?
A2: 광 절연체는 광섬유 기반 TDLAS 시스템이나 상당한 광 역반사가 있는 구성에 권장됩니다. 또한 잔류 반사가 존재하는 자유 공간 설정에도 도움이 될 수 있습니다. 아이솔레이터는 광학 피드백을 억제하여 모드 호핑, 주파수 불안정 및 출력 전력 변동을 방지함으로써 안정적인 단일 모드 레이저 작동과 향상된 측정 기준선 안정성을 보장합니다.
Q3: TDLAS에서 FP 또는 VCSEL 레이저 대신 DFB 레이저가 선호되는 광원인 이유는 무엇입니까?
A3: DFB 레이저, 통합 브래그 격자는 높은 SMSR(>35dB) 및 모드 홉 없는 튜닝으로 안정적인 단일 주파수, 좁은 선폭 방출을 제공합니다. 이에 비해 FP 레이저는 다중 종방향 방출과 제한된 파장 안정성을 보이는 반면 VCSEL은 일반적으로 필요한 흡수 기능을 완전히 포함하지 못할 수 있는 제한된 튜닝 범위를 제공합니다. DFB 레이저의 뛰어난 스펙트럼 순도와 튜닝 안정성은 고조파 감지 SNR을 크게 향상시켜 고정밀 WMS-TDLAS(1f/2f) 가스 감지에 선호되는 광원이 됩니다.
Q4: TDLAS DFB 레이저에는 어떤 패키지 옵션을 사용할 수 있습니까?
A4: 두 가지 주류 패키지:
①14핀 버터플라이 패키지: TEC, NTC 서미스터 및 모니터 포토다이오드를 옵션 광 아이솔레이터와 통합합니다. 정확한 온도 및 전력 안정화가 필요한 고정밀 광섬유 결합 TDLAS 시스템에 널리 사용됩니다.
②TO-can(TO5/TO46): 자유 공간 또는 평행 출력 구성을 위해 설계된 컴팩트 솔루션입니다. 일반적으로 통합 TEC 제어 기능이 부족하며 외부 온도 안정화가 필요할 수 있습니다. 비용에 민감하고 소형화된 개방 경로 가스 감지 애플리케이션에 적합합니다.
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