Nos sistemas de detecção de gás TDLAS, o laser DFB (Feedback Distribuído) serve como fonte de luz central. Os lasers DFB são caracterizados por larguras de linha estreitas, saída de modo longitudinal único, alta estabilidade de comprimento de onda e ajuste preciso. Seu comprimento de onda de emissão pode ser combinado com precisão com a linha de absorção do gás alvo e ajustado por meio de temperatura ou corrente de acionamento para permitir a varredura e detecção através do pico de absorção, tornando-os a escolha ideal para monitoramento de gases industriais, análises ambientais e pesquisas científicas.
(1) O laser DFB emite um feixe de laser coerente e monomodo com um comprimento de onda sintonizado na linha de absorção do gás alvo.
(2) O feixe de laser passa através de uma célula de gás que contém a amostra a ser medida.
(3) O gás absorve parte da luz do laser em seu comprimento de onda característico, enquanto o restante da luz é transmitido.
(4) Um fotodetector captura a luz transmitida ou refletida, convertendo-a em um sinal elétrico.
(5) O sistema analisa o sinal usando detecção de lock-in, demodulação ou algoritmos de transformada de Fourier para calcular a concentração de gás de acordo com a lei de Beer-Lambert.
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Componente |
Descrição da função |
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Laser DFB |
Fornece uma fonte de laser monomodo de largura de linha estreita. Seu comprimento de onda de emissão é ajustado por meio de controle de temperatura para varrer a linha de absorção característica do gás alvo, enquanto a corrente de injeção é modulada em alta frequência para medições de espectroscopia de modulação de comprimento de onda (WMS). |
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Célula de gás |
Uma câmara selada contendo o gás alvo e fornecendo um comprimento de caminho óptico definido para medição de absorção. Módulos opcionais de controle de temperatura e pressão melhoram a estabilidade da medição e reduzem erros causados por variações ambientais. |
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Fotodetector (PD) |
Converte o sinal óptico após interação com o gás em um sinal elétrico para posterior amplificação, desmodulação e análise de concentração. |
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Divisor de feixe/acoplador de fibra óptica |
O divisor de feixe combina com um sistema óptico de espaço livre, enquanto o acoplador de fibra se adapta a uma configuração totalmente de fibra. Ele divide o laser em caminhos de referência e de medição. O sinal de referência é usado para compensar flutuações de potência do laser e melhorar a precisão da medição (opcional). |
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Sistema de processamento de sinal |
Amplifica sinais fracos do fotodetector e realiza demodulação por espectroscopia de modulação de comprimento de onda (WMS), incluindo extração harmônica 1f/2f, para obter informações de absorção de gás e determinar a concentração de gás. |
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Computador/Sistema de Controle |
Fornece controle do sistema, configuração de parâmetros, aquisição de dados, processamento de sinais, cálculo de concentração, armazenamento de dados e visualização em tempo real dos resultados de medição. |
Diodo laser borboleta 760nm 10mW DFB
Diodo laser borboleta de 1392nm 10mW DFB
Laser acoplado de fibra de 1683nm 10mW
Laser borboleta DFB de alta potência 1653,7 nm 40 mW
Diodo laser acoplado a fibra DFB 1651nm
Diodo laser DFB BTF de 1625 nm
Diodo laser borboleta DFB de 1567 nm
diodo laser da manutenção programada PM de 1580nm DFB
Q1: Qual comprimento de onda do laser DFB é normalmente usado no TDLAS?
A1:
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Gás |
Comprimento de onda (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 |
NÃO |
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 |
IHC |
1742 |
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16 |
AF |
1278/1273 |
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17 |
HCN |
1540 |
Q2: O laser DFB requer um isolador?
A2: Os isoladores ópticos são recomendados em sistemas TDLAS baseados em fibra ou em configurações com retrorreflexão óptica significativa. Eles também podem ser benéficos em configurações de espaço livre onde existem reflexões residuais. O isolador suprime o feedback óptico, evitando saltos de modo, instabilidade de frequência e flutuações de potência de saída, garantindo assim uma operação estável do laser de modo único e melhor estabilidade da linha de base de medição.
Q3: Por que o laser DFB é a fonte de luz preferida para TDLAS em vez do laser FP ou VCSEL?
A3: Lasers DFB, redes de Bragg integradas, fornecem emissão estável de frequência única e largura de linha estreita com alto SMSR (> 35dB) e ajuste sem salto de modo. Em comparação, os lasers FP exibem emissão de modo multilongitudinal e estabilidade de comprimento de onda limitada, enquanto os VCSELs normalmente oferecem uma faixa de sintonia restrita que pode não cobrir totalmente os recursos de absorção necessários. A pureza espectral superior e a estabilidade de ajuste dos lasers DFB melhoram significativamente a detecção de harmônicos SNR, tornando-os a fonte de luz preferida para detecção de gás WMS-TDLAS (1f/2f) de alta precisão.
Q4: Quais opções de pacote estão disponíveis para lasers TDLAS DFB?
A4: Dois pacotes principais:
①Pacote Butterfly de 14 pinos: Integra um TEC, termistor NTC e fotodiodo de monitor, com um isolador óptico opcional. É amplamente utilizado em sistemas TDLAS acoplados a fibra de alta precisão que exigem temperatura precisa e estabilização de energia.
②TO-can (TO5/TO46): Uma solução compacta projetada para configurações de espaço livre ou saída colimada. Normalmente não possui controle TEC integrado e pode exigir estabilização de temperatura externa. É adequado para aplicações de detecção de gás de caminho aberto miniaturizadas e sensíveis ao custo.
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