TDLAS గ్యాస్ సెన్సింగ్ సిస్టమ్లలో, DFB (డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ ఫీడ్బ్యాక్) లేజర్ కోర్ లైట్ సోర్స్గా పనిచేస్తుంది. DFB లేజర్లు ఇరుకైన లైన్విడ్త్లు, సింగిల్-లాంగిట్యూడినల్-మోడ్ అవుట్పుట్, అధిక తరంగదైర్ఘ్యం స్థిరత్వం మరియు ఖచ్చితమైన ట్యూనబిలిటీ ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి. వాటి ఉద్గార తరంగదైర్ఘ్యం లక్ష్య వాయువు యొక్క శోషణ రేఖకు ఖచ్చితంగా సరిపోలవచ్చు మరియు శోషణ శిఖరం అంతటా స్కానింగ్ మరియు గుర్తింపును ఎనేబుల్ చేయడానికి ఉష్ణోగ్రత లేదా డ్రైవ్ కరెంట్ ద్వారా చక్కగా ట్యూన్ చేయబడుతుంది, పారిశ్రామిక వాయువు పర్యవేక్షణ, పర్యావరణ విశ్లేషణ మరియు శాస్త్రీయ పరిశోధనలకు వాటిని ఆదర్శవంతమైన ఎంపికగా చేస్తుంది.
(1) DFB లేజర్ లక్ష్య వాయువు శోషణ రేఖకు ట్యూన్ చేయబడిన తరంగదైర్ఘ్యంతో పొందికైన, ఒకే-మోడ్ లేజర్ పుంజంను విడుదల చేస్తుంది.
(2) లేజర్ పుంజం కొలవవలసిన నమూనాను కలిగి ఉన్న గ్యాస్ సెల్ గుండా వెళుతుంది.
(3) వాయువు దాని లక్షణ తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద లేజర్ కాంతిలో కొంత భాగాన్ని గ్రహిస్తుంది, మిగిలిన కాంతి ప్రసారం చేయబడుతుంది.
(4) ఫోటోడెటెక్టర్ ప్రసారం చేయబడిన లేదా ప్రతిబింబించే కాంతిని సంగ్రహిస్తుంది, దానిని విద్యుత్ సిగ్నల్గా మారుస్తుంది.
(5) బీర్-లాంబెర్ట్ చట్టం ప్రకారం గ్యాస్ ఏకాగ్రతను లెక్కించేందుకు లాక్-ఇన్ డిటెక్షన్, డీమోడ్యులేషన్ లేదా ఫోరియర్ ట్రాన్స్ఫార్మ్ అల్గారిథమ్లను ఉపయోగించి సిస్టమ్ సిగ్నల్ను విశ్లేషిస్తుంది.
|
భాగం |
ఫంక్షన్ వివరణ |
|
DFB లేజర్ |
ఇరుకైన-లైన్విడ్త్ సింగిల్-మోడ్ లేజర్ మూలాన్ని సరఫరా చేస్తుంది. దీని ఉద్గార తరంగదైర్ఘ్యం లక్ష్య వాయువు యొక్క లక్షణ శోషణ రేఖ అంతటా స్కాన్ చేయడానికి ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ ద్వారా ట్యూన్ చేయబడుతుంది, అయితే ఇంజెక్షన్ కరెంట్ వేవ్లెంగ్త్ మాడ్యులేషన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (WMS) కొలతల కోసం అధిక పౌనఃపున్యం వద్ద మాడ్యులేట్ చేయబడుతుంది. |
|
గ్యాస్ సెల్ |
లక్ష్య వాయువును కలిగి ఉన్న సీల్డ్ ఛాంబర్ మరియు శోషణ కొలత కోసం నిర్వచించబడిన ఆప్టికల్ పాత్ పొడవును అందిస్తుంది. ఐచ్ఛిక ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడన నియంత్రణ మాడ్యూల్స్ కొలత స్థిరత్వాన్ని మెరుగుపరుస్తాయి మరియు పర్యావరణ వైవిధ్యాల వల్ల ఏర్పడే లోపాలను తగ్గిస్తాయి. |
|
ఫోటో డిటెక్టర్ (PD) |
గ్యాస్తో పరస్పర చర్య తర్వాత ఆప్టికల్ సిగ్నల్ను తదుపరి విస్తరణ, డీమోడ్యులేషన్ మరియు ఏకాగ్రత విశ్లేషణ కోసం విద్యుత్ సిగ్నల్గా మారుస్తుంది. |
|
బీమ్ స్ప్లిటర్/ఆప్టికల్ ఫైబర్ కప్లర్ |
బీమ్ స్ప్లిటర్ ఫ్రీ-స్పేస్ ఆప్టికల్ సిస్టమ్తో సరిపోతుంది, ఫైబర్ కప్లర్ ఆల్-ఫైబర్ సెటప్కు సరిపోతుంది. ఇది లేజర్ను సూచన మరియు కొలత మార్గాలుగా విభజిస్తుంది. లేజర్ పవర్ హెచ్చుతగ్గులను భర్తీ చేయడానికి మరియు కొలత ఖచ్చితత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి సూచన సిగ్నల్ ఉపయోగించబడుతుంది (ఐచ్ఛికం). |
|
సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ సిస్టమ్ |
బలహీనమైన ఫోటోడెటెక్టర్ సిగ్నల్లను విస్తరింపజేస్తుంది మరియు గ్యాస్ శోషణ సమాచారాన్ని పొందేందుకు మరియు గ్యాస్ ఏకాగ్రతను నిర్ణయించడానికి 1f/2f హార్మోనిక్ ఎక్స్ట్రాక్షన్తో సహా వేవ్లెంగ్త్ మాడ్యులేషన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (WMS) డీమోడ్యులేషన్ను నిర్వహిస్తుంది. |
|
కంప్యూటర్/నియంత్రణ వ్యవస్థ |
సిస్టమ్ నియంత్రణ, పారామీటర్ కాన్ఫిగరేషన్, డేటా సేకరణ, సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్, ఏకాగ్రత గణన, డేటా నిల్వ మరియు కొలత ఫలితాల నిజ-సమయ విజువలైజేషన్ను అందిస్తుంది. |
760nm 10mW DFB బటర్ఫ్లై లేజర్ డయోడ్
1392nm 10mW DFB బటర్ఫ్లై లేజర్ డయోడ్
1683nm 10mW ఫైబర్ కపుల్డ్ లేజర్
హై-పవర్ 1653.7nm 40mW DFB బటర్ఫ్లై లేజర్
1651nm DFB ఫైబర్ కపుల్డ్ లేజర్ డయోడ్
1625nm DFB BTF లేజర్ డయోడ్
1567nm DFB బటర్ఫ్లై లేజర్ డయోడ్
1580nm DFB SM PM లేజర్ డయోడ్
Q1: TDLASలో DFB లేజర్ యొక్క ఏ తరంగదైర్ఘ్యం సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది?
A1:
|
|
గ్యాస్ |
తరంగదైర్ఘ్యం(nm) |
|
1 |
CO2 |
1572.45 |
|
2 |
O2 |
760 |
|
3 |
CH4 |
1653 |
|
4 |
N2O |
1392/2257 |
|
5 |
CO |
1566 |
|
6 |
NH3 |
1512.2 |
|
7 |
SO2 |
7160 |
|
8 |
నం |
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: DFB లేజర్కు ఐసోలేటర్ అవసరమా?
A2: ఫైబర్-ఆధారిత TDLAS సిస్టమ్లలో లేదా ముఖ్యమైన ఆప్టికల్ బ్యాక్-రిఫ్లెక్షన్తో కూడిన కాన్ఫిగరేషన్లలో ఆప్టికల్ ఐసోలేటర్లు సిఫార్సు చేయబడ్డాయి. అవశేష ప్రతిబింబాలు ఉన్న ఫ్రీ-స్పేస్ సెటప్లలో కూడా అవి ప్రయోజనకరంగా ఉండవచ్చు. ఐసోలేటర్ ఆప్టికల్ ఫీడ్బ్యాక్ను అణిచివేస్తుంది, మోడ్ హోపింగ్, ఫ్రీక్వెన్సీ అస్థిరత మరియు అవుట్పుట్ పవర్ హెచ్చుతగ్గులను నివారిస్తుంది, తద్వారా స్థిరమైన సింగిల్-మోడ్ లేజర్ ఆపరేషన్ మరియు మెరుగైన కొలత బేస్లైన్ స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారిస్తుంది.
Q3: FP లేదా VCSEL లేజర్కు బదులుగా TDLASకి DFB లేజర్ ఎందుకు ప్రాధాన్య కాంతి మూలం?
A3: DFB లేజర్లు, ఇంటిగ్రేటెడ్ బ్రాగ్ గ్రేటింగ్లు, అధిక SMSR (>35dB) మరియు మోడ్-హాప్-ఫ్రీ ట్యూనింగ్తో స్థిరమైన సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ, ఇరుకైన-లైన్విడ్త్ ఉద్గారాలను అందిస్తాయి. పోల్చి చూస్తే, FP లేజర్లు బహుళ-రేఖాంశ-మోడ్ ఉద్గారాన్ని మరియు పరిమిత తరంగదైర్ఘ్యం స్థిరత్వాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి, అయితే VCSELలు సాధారణంగా అవసరమైన శోషణ లక్షణాలను పూర్తిగా కవర్ చేయని నిర్బంధ ట్యూనింగ్ పరిధిని అందిస్తాయి. DFB లేజర్ల యొక్క ఉన్నతమైన వర్ణపట స్వచ్ఛత మరియు ట్యూనింగ్ స్థిరత్వం హార్మోనిక్ డిటెక్షన్ SNRని గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తాయి, వాటిని అధిక-ఖచ్చితమైన WMS-TDLAS (1f/2f) గ్యాస్ సెన్సింగ్కు ఇష్టపడే కాంతి వనరుగా చేస్తుంది.
Q4: TDLAS DFB లేజర్ల కోసం ఏ ప్యాకేజీ ఎంపికలు అందుబాటులో ఉన్నాయి?
A4: రెండు ప్రధాన స్రవంతి ప్యాకేజీలు:
①14-పిన్ బటర్ఫ్లై ప్యాకేజీ: ఐచ్ఛిక ఆప్టికల్ ఐసోలేటర్తో TEC, NTC థర్మిస్టర్ మరియు మానిటర్ ఫోటోడియోడ్ను అనుసంధానిస్తుంది. ఖచ్చితమైన ఉష్ణోగ్రత మరియు పవర్ స్టెబిలైజేషన్ అవసరమయ్యే హై-ప్రెసిషన్ ఫైబర్-కపుల్డ్ TDLAS సిస్టమ్లలో ఇది విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
②TO-can (TO5/TO46): ఖాళీ స్థలం లేదా కొలిమేటెడ్ అవుట్పుట్ కాన్ఫిగరేషన్ల కోసం రూపొందించబడిన కాంపాక్ట్ సొల్యూషన్. ఇది సాధారణంగా ఇంటిగ్రేటెడ్ TEC నియంత్రణను కలిగి ఉండదు మరియు బాహ్య ఉష్ణోగ్రత స్థిరీకరణ అవసరం కావచ్చు. ఇది ఖర్చు-సెన్సిటివ్ మరియు సూక్ష్మీకరించిన ఓపెన్-పాత్ గ్యాస్ సెన్సింగ్ అప్లికేషన్లకు అనుకూలంగా ఉంటుంది.
-
