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CRDS腔衰蕩吸收光譜用激光光源
CRDS腔衰蕩吸收光譜用激光光源
（特點(diǎn)：可取代聲光調(diào)制器）
光腔衰蕩吸收光譜技術(shù)因其響應(yīng)速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、無須定標(biāo)、且有高達(dá)ppb 量級(jí)的探測靈敏度，因而在原子分子生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、有害氣體檢測等許多領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用。 在此項(xiàng)技術(shù)中，聲光調(diào)制器（AOM)是其中一個(gè)重要部件，它高速切斷入射激光，以便使殘留激光在諧震腔中形成衰震蕩。但該方法存在以下明顯不足之處：（1）激光能量不能有效利用，一般僅能利用由AOM產(chǎn)生的一級(jí)衍射光，其余的0級(jí)及其余高次衍射光都無法利用，并且在近紅外波段（這是目前氣體檢測常用的激光波段），晶體的插損較大，其有效利用的光能遠(yuǎn)不到初始激光能量的40％，這對系統(tǒng)的探測靈敏度和信噪比極為不利；（2）AOM及其驅(qū)動(dòng)電源價(jià)格昂貴，一般在2萬元上下，比DFB激光器還要貴；（3）聲光調(diào)制器和驅(qū)動(dòng)電源尺寸不小，兩者一般都在70x50x25mm以上，這不利于設(shè)備小型化。
本公司采用超高速電路設(shè)計(jì)技術(shù)研制的關(guān)斷電路可在20ns左右切斷激光電源，示波器記錄的波形如圖一、圖二所示。
圖一 通道1為探測器輸出高電平；
通道2為激光電源電圧
圖二 通道1為激光電源電圧；
通道2為光接收信號(hào)
采用此辦法好處是，激光能量沒有任何損耗，有利提高系統(tǒng)的探測靈敏度和信噪比、成本低廉、所占空間極小，有利小型化?，F(xiàn)已開發(fā)出1653nm 、1567nm、1512nm 等波長的CRDS激光功能模組，旨在為研制生產(chǎn)部門提供功能較齊全的激光光源，使用方只需添加專用的諧震腔和數(shù)據(jù)采集單元就可組成CRDS系統(tǒng)，有利于使用者縮短硬件開發(fā)時(shí)間。
現(xiàn)以甲烷氣體檢測用CRDS激光光源為例，介紹本激光功能模組的基本組成。
激光器具體參數(shù)：
中心波長：1653.7nm,對應(yīng)溫度25度，溫度調(diào)諧系數(shù)0.1nm/度
輸出功率：20mw
激光輸出：尾纖與光隔離器光輸入端采用接近零損耗的熔接技術(shù)，實(shí)際損耗＜0.01db.
功率穩(wěn)定性：＜1％
信噪比：＞60db，見光譜曲線圖三。
圖三 光譜曲線
激光譜線寬度：1MHz，見圖四絡(luò)倫茨曲線
圖四 絡(luò)倫茨曲線
三角波：掃描頻率10Hz，掃描幅度可調(diào)節(jié)，三角波波形見圖五，失真度＜2％
圖五 三角波
溫控精度：0.004度，並由液晶溫度顯示器實(shí)時(shí)顯示
機(jī)箱圖：圖六
圖六 整機(jī)圖
機(jī)箱面板接口：信號(hào)輸出端口：FC/APC適配器，用于連接諧震腔
探測器接收信號(hào)入口：FC/APC適配器，用于連接諧震腔輸出端 溫度調(diào)節(jié)旋鈕：調(diào)節(jié)范圍約15度，可進(jìn)行約1.5nm 范囲波長微調(diào)
三角波電流調(diào)節(jié)旋鈕：可調(diào)整電流掃描系數(shù)
SMA輸出端口：用于連接數(shù)據(jù)采集單元
機(jī)箱尺寸：130x115x45mm
供電電壓：5V。
CRDS腔衰蕩吸收光譜用激光光源
（特點(diǎn)：可取代聲光調(diào)制器）
光腔衰蕩吸收光譜技術(shù)因其響應(yīng)速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、無須定標(biāo)、且有高達(dá)ppb 量級(jí)的探測靈敏度，因而在原子分子生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、有害氣體檢測等許多領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用。 在此項(xiàng)技術(shù)中，聲光調(diào)制器（AOM)是其中一個(gè)重要部件，它高速切斷入射激光，以便使殘留激光在諧震腔中形成衰震蕩。但該方法存在以下明顯不足之處：（1）激光能量不能有效利用，一般僅能利用由AOM產(chǎn)生的一級(jí)衍射光，其余的0級(jí)及其余高次衍射光都無法利用，并且在近紅外波段（這是目前氣體檢測常用的激光波段），晶體的插損較大，其有效利用的光能遠(yuǎn)不到初始激光能量的40％，這對系統(tǒng)的探測靈敏度和信噪比極為不利；（2）AOM及其驅(qū)動(dòng)電源價(jià)格昂貴，一般在2萬元上下，比DFB激光器還要貴；（3）聲光調(diào)制器和驅(qū)動(dòng)電源尺寸不小，兩者一般都在70x50x25mm以上，這不利于設(shè)備小型化。
本公司采用超高速電路設(shè)計(jì)技術(shù)研制的關(guān)斷電路可在20ns左右切斷激光電源，示波器記錄的波形如圖一、圖二所示。
圖一 通道1為探測器輸出高電平；
通道2為激光電源電圧
圖二 通道1為激光電源電圧；
通道2為光接收信號(hào)
采用此辦法好處是，激光能量沒有任何損耗，有利提高系統(tǒng)的探測靈敏度和信噪比、成本低廉、所占空間極小，有利小型化?，F(xiàn)已開發(fā)出1653nm 、1567nm、1512nm 等波長的CRDS激光功能模組，旨在為研制生產(chǎn)部門提供功能較齊全的激光光源，使用方只需添加專用的諧震腔和數(shù)據(jù)采集單元就可組成CRDS系統(tǒng)，有利于使用者縮短硬件開發(fā)時(shí)間。
現(xiàn)以甲烷氣體檢測用CRDS激光光源為例，介紹本激光功能模組的基本組成。
激光器具體參數(shù)：
中心波長：1653.7nm,對應(yīng)溫度25度，溫度調(diào)諧系數(shù)0.1nm/度
輸出功率：20mw
激光輸出：尾纖與光隔離器光輸入端采用接近零損耗的熔接技術(shù)，實(shí)際損耗＜0.01db.
功率穩(wěn)定性：＜1％
信噪比：＞60db，見光譜曲線圖三。
圖三 光譜曲線
激光譜線寬度：1MHz，見圖四絡(luò)倫茨曲線
圖四 絡(luò)倫茨曲線
三角波：掃描頻率10Hz，掃描幅度可調(diào)節(jié)，三角波波形見圖五，失真度＜2％
圖五 三角波
溫控精度：0.004度，並由液晶溫度顯示器實(shí)時(shí)顯示
機(jī)箱圖：圖六
圖六 整機(jī)圖
機(jī)箱面板接口：信號(hào)輸出端口：FC/APC適配器，用于連接諧震腔
探測器接收信號(hào)入口：FC/APC適配器，用于連接諧震腔輸出端 溫度調(diào)節(jié)旋鈕：調(diào)節(jié)范圍約15度，可進(jìn)行約1.5nm 范囲波長微調(diào)
三角波電流調(diào)節(jié)旋鈕：可調(diào)整電流掃描系數(shù)
SMA輸出端口：用于連接數(shù)據(jù)采集單元
機(jī)箱尺寸：130x115x45mm
供電電壓：5V。
