TDLAS ガス センシング システムでは、DFB (分布帰還) レーザーがコア光源として機能します。 DFB レーザーは、狭い線幅、単一縦モード出力、高い波長安定性、および正確な同調性を特徴としています。それらの発光波長は対象ガスの吸収線に正確に一致し、温度または駆動電流によって微調整できるため、吸収ピーク全体のスキャンと検出が可能となり、産業用ガスのモニタリング、環境分析、科学研究に理想的な選択肢となります。
(1) DFB レーザーは、ターゲットのガス吸収線に調整された波長を持つコヒーレントなシングルモード レーザー ビームを放射します。
(2) レーザー光線は、測定対象のサンプルが入ったガスセルを通過します。
(3) ガスは、その特有の波長でレーザー光の一部を吸収しますが、残りの光は透過します。
(4) 光検出器は透過光または反射光を捕捉し、電気信号に変換します。
(5) システムは、ロックイン検出、復調、またはフーリエ変換アルゴリズムを使用して信号を分析し、ランバート ベールの法則に従ってガス濃度を計算します。
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成分 |
機能の説明 |
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DFBレーザー |
狭線幅のシングルモード レーザー光源を供給します。その発光波長は温度制御によって調整され、ターゲットガスの特徴的な吸収線を横切ってスキャンされ、同時に注入電流は波長変調分光法（WMS）測定のために高周波で変調されます。 |
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ガスセル |
ターゲットガスを収容し、吸収測定のために規定の光路長を提供する密閉チャンバー。オプションの温度および圧力制御モジュールにより、測定の安定性が向上し、環境の変化によって引き起こされる誤差が軽減されます。 |
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光検出器（PD） |
ガスとの相互作用後の光信号を電気信号に変換し、その後の増幅、復調、濃度分析を行います。 |
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ビームスプリッター/光ファイバーカプラー |
ビームスプリッターは自由空間光学システムに適合し、ファイバーカプラーはオールファイバーセットアップに適合します。 レーザーを基準パスと測定パスに分割します。基準信号は、レーザー出力の変動を補償し、測定精度を向上させるために使用されます (オプション)。 |
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信号処理システム |
微弱な光検出器信号を増幅し、1f/2f 高調波抽出を含む波長変調分光法 (WMS) 復調を実行して、ガス吸収情報を取得し、ガス濃度を決定します。 |
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コンピュータ/制御システム |
システム制御、パラメータ設定、データ収集、信号処理、濃度計算、データ保存、および測定結果のリアルタイム視覚化を提供します。 |
760nm 10mW DFB バタフライ レーザー ダイオード
1392nm 10mW DFB バタフライ レーザー ダイオード
1683nm 10mW ファイバー結合レーザー
高出力 1653.7nm 40mW DFB バタフライ レーザー
1651nm DFB ファイバー結合レーザー ダイオード
1625nm DFB BTF レーザー ダイオード
1567nm DFB バタフライ レーザー ダイオード
1580nm DFB SM PM レーザー ダイオード
Q1: TDLAS では通常、DFB レーザーのどの波長が使用されますか?
A1:
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ガス |
波長(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 |
CO |
1566 |
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6 |
NH3 |
1512.2 |
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7 |
SO2 |
7160 |
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8 |
いいえ |
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 レーザーにはアイソレータが必要ですか?
A2: 光アイソレータは、ファイバーベースの TDLAS システムまたは光の後方反射が大きい構成で推奨されます。また、残留反射が存在する自由空間セットアップでも有益な場合があります。アイソレータは光フィードバックを抑制し、モードホッピング、周波数の不安定性、出力の変動を防止し、それによって安定したシングルモードレーザー動作を保証し、測定ベースラインの安定性を向上させます。
Q3: TDLAS の光源として FP または VCSEL レーザーではなく DFB レーザーが推奨されるのはなぜですか?
A3: DFB レーザー、統合されたブラッグ回折格子は、安定した単一周波数、高い SMSR (>35dB) およびモードホップフリーの調整を備えた狭い線幅放射を提供します。比較すると、FP レーザーはマルチ縦モード発光と限られた波長安定性を示しますが、VCSEL は通常、必要な吸収機能を完全にカバーできない可能性がある制限された調整範囲を提供します。 DFB レーザーの優れたスペクトル純度とチューニングの安定性により、高調波検出の SNR が大幅に向上し、高精度 WMS-TDLAS (1f/2f) ガス センシングに推奨される光源となっています。
Q4: TDLAS DFB レーザーにはどのようなパッケージ オプションがありますか?
A4: 2 つの主流パッケージ:
①14ピンバタフライパッケージ：TEC、NTCサーミスタ、モニタフォトダイオードを統合し、オプションの光アイソレータも付属します。正確な温度と電力の安定化を必要とする高精度のファイバー結合 TDLAS システムで広く使用されています。
②TO-can (TO5/TO46): フリースペースまたはコリメート出力構成用に設計されたコンパクトなソリューション。通常、統合された TEC 制御が欠如しており、外部の温度安定化が必要になる場合があります。コスト重視の小型オープンパスガス検知アプリケーションに適しています。
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