Dalam sistem penginderaan gas TDLAS, laser DFB (Distributed Feedback) berfungsi sebagai sumber cahaya inti. Laser DFB dicirikan oleh lebar garis yang sempit, keluaran mode memanjang tunggal, stabilitas panjang gelombang tinggi, dan kemampuan penyesuaian yang presisi. Panjang gelombang emisinya dapat disesuaikan secara akurat dengan garis penyerapan gas target dan disesuaikan melalui suhu atau arus penggerak untuk memungkinkan pemindaian dan deteksi di seluruh puncak penyerapan, menjadikannya pilihan ideal untuk pemantauan gas industri, analisis lingkungan, dan penelitian ilmiah.
(1) Laser DFB memancarkan sinar laser mode tunggal yang koheren dengan panjang gelombang yang disesuaikan dengan garis serapan gas target.
(2) Sinar laser melewati sel gas yang berisi sampel yang akan diukur.
(3) Gas menyerap sebagian sinar laser pada panjang gelombang karakteristiknya, sedangkan sisanya ditransmisikan.
(4) Fotodetektor menangkap cahaya yang ditransmisikan atau dipantulkan, mengubahnya menjadi sinyal listrik.
(5) Sistem menganalisis sinyal menggunakan algoritma deteksi lock-in, demodulasi, atau transformasi Fourier untuk menghitung konsentrasi gas berdasarkan hukum Beer-Lambert.
|
Komponen |
Deskripsi Fungsi |
|
laser DFB |
Memasok sumber laser mode tunggal dengan lebar garis sempit. Panjang gelombang emisinya disetel melalui kontrol suhu untuk memindai seluruh garis serapan karakteristik gas target, sedangkan arus injeksi dimodulasi pada frekuensi tinggi untuk pengukuran spektroskopi modulasi panjang gelombang (WMS). |
|
Sel Gas |
Ruang tertutup yang berisi gas target dan menyediakan panjang jalur optik tertentu untuk pengukuran penyerapan. Modul kontrol suhu dan tekanan opsional meningkatkan stabilitas pengukuran dan mengurangi kesalahan yang disebabkan oleh variasi lingkungan. |
|
Fotodetektor (PD) |
Mengubah sinyal optik setelah interaksi dengan gas menjadi sinyal listrik untuk amplifikasi, demodulasi, dan analisis konsentrasi selanjutnya. |
|
Pemisah Sinar/Penggandeng Serat Optik |
Beam splitter cocok dengan sistem optik ruang bebas, sedangkan fiber coupler cocok dengan pengaturan semua serat. Ini membagi laser menjadi jalur referensi dan pengukuran. Sinyal referensi digunakan untuk mengkompensasi fluktuasi daya laser dan meningkatkan akurasi pengukuran (opsional). |
|
Sistem Pemrosesan Sinyal |
Memperkuat sinyal fotodetektor yang lemah dan melakukan demodulasi spektroskopi modulasi panjang gelombang (WMS), termasuk ekstraksi harmonik 1f/2f, untuk memperoleh informasi penyerapan gas dan menentukan konsentrasi gas. |
|
Komputer/Sistem Kontrol |
Menyediakan kontrol sistem, konfigurasi parameter, akuisisi data, pemrosesan sinyal, penghitungan konsentrasi, penyimpanan data, dan visualisasi hasil pengukuran secara real-time. |
Dioda Laser Kupu-kupu DFB 760nm 10mW
Dioda Laser Kupu-Kupu DFB 1392nm 10mW
Laser Gabungan Serat 1683nm 10mW
Laser Kupu-Kupu DFB 1653,7nm 40mW berdaya tinggi
Dioda Laser Gabungan Serat DFB 1651nm
Dioda Laser DFB BTF 1625nm
Dioda laser kupu-kupu DFB 1567nm
Dioda Laser DFB SM PM 1580nm
Q1: Berapa panjang gelombang laser DFB yang biasanya digunakan di TDLAS?
A1:
|
|
Gas |
Panjang gelombang (nm) |
|
1 |
CO2 |
1572.45 |
|
2 |
O2 |
760 |
|
3 |
CH4 |
1653 |
|
4 |
N2O |
1392/2257 |
|
5 |
BERSAMA |
1566 |
|
6 |
NH3 |
1512.2 |
|
7 |
SO2 |
7160 |
|
8 |
TIDAK |
1800/2650 |
|
9 |
H2S |
1574.5/1590 |
|
10 |
C3H8 |
3370 |
|
11 |
SF6 |
1576.3 |
|
12 |
C2H2 |
1531.64/1521 |
|
13 |
C2H4 |
1625.9 |
|
14 |
C2H6 |
1683.1 |
|
15 |
HCI |
1742 |
|
16 |
HF |
1278/1273 |
|
17 |
HCN |
1540 |
Q2: Apakah laser DFB memerlukan isolator?
A2: Isolator optik direkomendasikan dalam sistem TDLAS berbasis serat atau dalam konfigurasi dengan pantulan balik optik yang signifikan. Mereka juga mungkin bermanfaat dalam pengaturan ruang bebas di mana terdapat refleksi sisa. Isolator menekan umpan balik optik, mencegah lompatan mode, ketidakstabilan frekuensi, dan fluktuasi daya keluaran, sehingga memastikan operasi laser mode tunggal yang stabil dan meningkatkan stabilitas dasar pengukuran.
Q3: Mengapa laser DFB merupakan sumber cahaya pilihan untuk TDLAS dibandingkan laser FP atau VCSEL?
A3: Laser DFB, kisi Bragg terintegrasi, memberikan emisi frekuensi tunggal yang stabil dengan lebar garis sempit dengan SMSR tinggi (>35dB) dan penyetelan bebas mode-hop. Sebagai perbandingan, laser FP menunjukkan emisi mode multi-longitudinal dan stabilitas panjang gelombang yang terbatas, sedangkan VCSEL biasanya menawarkan rentang penyetelan terbatas yang mungkin tidak sepenuhnya mencakup fitur penyerapan yang diperlukan. Kemurnian spektral yang unggul dan stabilitas penyetelan laser DFB secara signifikan meningkatkan SNR deteksi harmonik, menjadikannya sumber cahaya pilihan untuk penginderaan gas WMS-TDLAS (1f/2f) presisi tinggi.
Q4: Pilihan paket apa yang tersedia untuk laser TDLAS DFB?
A4: Dua paket utama:
①Paket Butterfly 14-pin: Mengintegrasikan TEC, termistor NTC, dan fotodioda monitor, dengan isolator optik opsional. Ini banyak digunakan dalam sistem TDLAS berpasangan serat presisi tinggi yang memerlukan stabilisasi suhu dan daya yang tepat.
②TO-can (TO5/TO46): Solusi ringkas yang dirancang untuk konfigurasi keluaran ruang bebas atau terkolimasi. Biasanya tidak memiliki kontrol TEC terintegrasi dan mungkin memerlukan stabilisasi suhu eksternal. Sangat cocok untuk aplikasi penginderaan gas jalur terbuka yang sensitif terhadap biaya dan berukuran kecil.
-
