在本文中,我們介紹利用 Wavelength References 公司的光纖耦合氣體池對(duì)窄線寬 DFB 激光器進(jìn)行波長(zhǎng)校準(zhǔn)的方法。該氣體池內(nèi)裝有壓強(qiáng)為 20 Torr的碳13氰化氫(H13CN),吸收光程為5.5cm。下圖為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)測(cè)得的HCN氣體池(吸收光程15cm，壓強(qiáng)25Torr)的透射光譜[1]:
每條吸收線的波長(zhǎng)對(duì)環(huán)境條件不敏感，且其數(shù)值已被精確測(cè)定。例如，P2譜線中心的波長(zhǎng)為1543.80967(18)nm[1]。
光纖耦合氣體池的核心功能
光纖耦合氣體池通過(guò)光纖傳輸光信號(hào)對(duì)氣體進(jìn)行吸收光譜分析，可檢測(cè)低濃度氣體并確定其成分及濃度，具有結(jié)構(gòu)緊湊、抗電磁干擾等特點(diǎn)。
關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)
光纖傳輸:采用光波導(dǎo)耦合技術(shù),避免傳統(tǒng)氣體池的壓力波動(dòng)和溫度變化問(wèn)題,提升測(cè)量穩(wěn)定性。
多場(chǎng)景適用:支持工業(yè)防爆環(huán)境、復(fù)雜電磁干擾場(chǎng)景下的氣體檢測(cè)，例如乙炔檢測(cè)。
擴(kuò)展功能:部分型號(hào)支持光纖耦合輸入/輸出，可與光譜儀等設(shè)備聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)多參數(shù)測(cè)量。
實(shí)驗(yàn)裝置
我們使用Koheron DRV100激光驅(qū)動(dòng)器和KoheronTEC100L溫度控制器對(duì)DFB激光器的電流和溫度進(jìn)行掃描，具體裝置如下圖所示:
氣室輸出端的光功率ThorlabsPM100D功率計(jì)監(jiān)測(cè)，功率計(jì)的模擬輸出通Red Pitaya開(kāi)發(fā)板的模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行測(cè)量。Red Pitaya通過(guò)串行外設(shè)接口(SPI)控制DRV10激光驅(qū)動(dòng)器。-個(gè)0至1.8伏的16位脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)通過(guò)TEC100L溫度控制器的TSET引腳來(lái)控制激光器溫度。下圖顯示了在500種電流與500種溫度組合下，氣室輸出端測(cè)得的光功率(分貝刻度):
最后,我們觀察到3條強(qiáng)吸收線和5條弱吸收線。借助這些弱吸收線我們可以確定這3條強(qiáng)吸收線對(duì)應(yīng)于H13CN光譜中的P1、P2和P3譜線。[1]S.L.吉爾伯特、W.C.斯旺與C.-M.王。1530 nm至1565 nm波段的氣化氫H13C14N吸收參考--標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)2519a,2005年。
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