基于中红外DFB-ICL的氨气传感器设计

氨气是主要恶臭物质之一,为了实现工业环境污染源中氨气排放的连续监测,研制了中红外激光气体传感器,与传统近红外氨气传感器受干扰气体影响较大不同的是,该传感器采用中红外分布反馈结构的带间级联激光器(distributed feedback inter-band cascade laser, DFB-ICL)为光源,工作波长在3 μm附近,避免了水和CO2干扰气体的影响,同时以空芯光波导（芯径1 mm、长度5 m）做气体池,采用自制多通道数字锁相放大器,同时解调1f和2f谐波信号,实现免校准测量,获得了传感器的梯度实验结果,线性度高达0.99917,不确定度高达0.9%。Allan方差评价结果显示其稳定性非常出色,在最佳积分时间167 s时,本传感器的检测限低至9.7 ppb。     

4.5 W中红外3.1 μm光纤气体激光器

在突破了高功率泵浦激光高效稳定耦合关键技术的基础上,利用～30 W的窄线宽1.5μm光纤激光放大器泵浦一段～8m长、充有300Pa乙炔的空芯光纤,实现了4.5 W的3.1μm波段中红外激光输出,这是目前中红外光纤气体激光器的最高输出功率,对应的光光转换效率(相对于泵浦源功率)约为14%。实验结果表明,光纤气体激光器具备输出高功率中红外激光的潜力。     

中红外第二型带间级联激光器

第二型带间级联激光器是一种有效的全固化中红外光源,具有广泛的应用前景.介绍了中红外带问级联激光器的结构,工作原理,最新研究进展,并对影响其工作性能的因素进行了讨论.     

脉冲式DFB中红外量子级联激光器的气体检测系统

采用了脉冲式中红外分布反馈(DFB)量子级联激光器(QCL),其可调工作波长范围为1 248～1257 cm-1.在2.6 cm-1的可调光谱范围内,通过每个温度下的硫化氢光谱来描述QCL系统的温度调谐特性.利用所采集的标准具信号来校准频率,解析信号特性可得出系统的分辨率.采用直接光谱吸收技术,并结合系统中多反腔所提供...     

InAs基中红外带间级联激光器中的自加热效应

制备并测试了II型中红外带间级联激光器,制备的器件在脉冲和连作模式下最高工作温度分别为275 K和226 K。80 K下器件激射波长为3.8 μm左右,阈值电流密度约17 A/cm²。对器件在连续工作模式下的自加热效应进行了分析,并利用有限元方法模拟了器件连续工作时的温度分布图。分析和模拟结果均表明自加热效应是限制器件连续工作温度的重要因素,进一步提升散热性能将是进一步提升器件工作温度的有效手段。     

金属波导连续光泵气体太赫兹激光器

针对紧凑型光泵气体太赫兹激光器(OPTL)技术,设计并研制了全金属波导结构的气体太赫兹(THz)激光器原理样机.THz激光器工作介质为CH_3OH气体,最佳工作气压30 Pa,在波长9.69μm、连续功率44 W的9P(36)支CO_2激光泵浦下,实验测得在2.52 THz频点输出功率150 m W,光子转换效率为8.4%.研究THz激光输出功率与CH_3OH工作气压、泵浦光功率的关系、以及THz激光输出稳定性,并通过压电陶瓷对THz激光腔长进行精密调节,同时测量输出功率的变化情况,讨论了金属波导THz激光器的纵模特性.实验工作与结果为下一步紧凑型折叠波导腔全金属OPTL的研制提供了参考.     

基于光声光谱法的光纤气体传感器研究

论述了光声光谱信号的产生。提出用光纤相位传感器代替传统的微音器检测光声信号 ,讨论了光纤中光波的相位变化与光声信号的关系。设计了光学长程结构 ,有效增加了对光功率的吸收。用染料激光器作光源对SO2气体浓度进行测量。实验表明 ,最低检测灵敏度可达 1 2× 10 -10 。由于采用光谱技术与光纤技术相结合 ,使研制的传感器具有较高的灵敏度 ,信号的传输通道具有强的抗电磁干扰及防燃防爆能力。气体探头体积小 ,响应速度较快。信号处理电路具有较强的抑制噪声干扰能力。该传感器及其系统在灵敏度、精度、响应时间等性能指标上达到了检测气体含量要求     

基于半导体激光器的光声光谱气体检测及其进展

介绍了半导体光声光谱气体检测的基本工作原理和相关技术,阐述了半导体激光光源特别是中红外半导体激光器的研究进展及其与光声光谱方法结合的应用现状,讨论了声信号的常用检测方法与改进方案,并展望了发展和应用的新方向.     

基于波导CO_2激光器的光声光谱仪

基于波导CO2 激光器的光声光谱仪采用了激光谐振腔内置光声池结构、低噪声纵向共振光声池和计算机控制的多谱线多种气体成分测量分析系统。文中详细给出了波导CO2 激光器和光声池的设计参数 ,介绍了多种气体成分同时测量的原理和计算机控制测量软件的设计思想。实验中对有Brewster窗片和无窗片光声池的噪声特性和检测灵敏度极限作了分析比较。实验结果表明 ,该光谱仪对C2 H2 和O3的极限检测灵敏度分别达到 10 -11和 10 -9量级 ,能够对多种与大气污染和生物气体交换有关的微量气体进行高灵敏度、实时、连续、自动地监测。     

基于MOCVD生长的4.6 μm中红外量子级联激光器

中红外量子级联激光器在红外对抗、痕量气体检测、自由空间光通信等领域具有广阔的应用前景,采用MOCVD生长量子级联激光器的方法具有生产效率高、可做再生长、便于多组分生长等优点。报道了可室温连续波工作的中红外量子级联激光器,波长4.6 μm,采用MOCVD生长应变补偿的InGaAs/InAlAs材料。实验探究了不同掺杂对芯片性能的影响,通过优化掺杂浓度提升了器件性能。腔长3 mm,脊宽13 μm的芯片在288 K的温度下,脉冲模式下最大峰值功率达到722 mW,电光转换效率和阈值电流密度分别为6.3%和1.04 kA/cm2,在连续模式下功率输出达到364 mW。文中成功实现了用MOCVD生长中红外量子级联激光器,为中红外波段的激光应用提供了技术支撑。     

基于室温脉冲量子级联激光器的大气N2O监测仪研制

介绍了一种基于室温脉冲量子级联激光器的大气N2O监测仪的研制,以中心波长为1274cm-1的分布反馈式量子级联激光器为光源,结合长光程多次反射池,可实现对大气中N2O的测量.该系统利用激光器长脉冲产生的线性频率啁啾,扫描通过气体分子完整的吸收线,从而进行定性和定量分析.集成的数据分析软件根据HITRAN04数据库中的谱线参数采用直接吸收的方法对气体进行测量,不需要定标,系统具有良好的重复性和稳定性,检测限低于13 ppb,可实现大气中N2O的检测.     

Printed Capacitive Sensors Based on Ionic Liquid/Metal-Organic Framework Composites for Volatile Organic Compounds Detection

In this paper, the potential of 2D printing technologies to create thin film gas sensors from ionic liquid (IL)/metal–organic framework (MOF) composites is evaluated. To accomplish this, the MOF is synthesized solvothermally, and impregnated with the IL. The structure and basic properties of the IL/MOF composites are characterized using thermal, spectroscopic, and X-ray diffraction techniques, and the resultant sensing capacity of the bulk material is evaluated by impedance spectroscopy. The IL/MOF systems are then integrated into a 2D printed silver capacitive circuit by spray and tested on a custom-made gas flow apparatus. Exposure of the IL/MOF based sensors to water, acetone, and ethanol induces a repetitive variation of the capacitance (from 0.05 to 7 pF) that is dependent on the nature of the gas. IL/MOF based sensors can detect changes in concentrations in the range of 10k–100k ppm in less than a second. The conclusions of this work are the first steps towards the development of 2D printed sensors based on IL/MOF materials. Such materials offer countless possibilities to tailor the porosity, chemistry, selectivity, and electrical response to make the sensor suitable to detect the desired analyte.