Monitoreo de alta velocidad de varios gases

Introducción

El espectro de peine de Doble luz es una tecnología poderosa que se utiliza ampliamente en diversas aplicaciones prácticas. Desempeña un papel vital en la vigilancia ambiental, el control de procesos industriales, la investigación atmosférica, el análisis de combustión y muchas otras áreas. Al medir la interacción entre las moléculas de luz y las moléculas de gas, la espectrometría proporciona valiosas ideas sobre la composición, concentración y otras características del gas.

Los métodos de banda ancha, como el espectro de transformación de fft, se utilizan generalmente en el espectro de gas. El método de espectrometría de transformación de FFT utiliza un interferómetro para medir la relación entre la intensidad y la longitud de onda de la luz. Este método permite capturar todo el espectro al mismo tiempo, lo que permite analizar múltiples gases en una sola medición.

El principal desafío: el escaneo de retraso óptico en la espectrometría de transformación de Ft

Los espectros tradicionales de transformación de FFT se enfrentan a desafíos para lograr una alta resolución y una tasa de actualización rápida. La resolución espectral está limitada por las diferencias en la longitud del brazo del interferómetro, lo que puede requerir diferencias poco realistas en la ruta de retraso óptico. Además, los mecanismos de escaneo mecánico utilizados en los espectros de transformación de Ft suelen traer limitaciones en términos de velocidad, sensibilidad y fiabilidad. Estas restricciones impulsan la demanda de alternativas que puedan superar estos desafíos y proporcionar un mayor rendimiento en aplicaciones espectrales de gas.

Espectro de peine de Doble luz

La espectrometría de peines eléctricos dobles es una excelente tecnología que utiliza peines eléctricos de frecuencia.ExcelenteCaracterísticas para lograr un espectro de gas de alta resolución con una tasa de actualización rápida. A diferencia de los métodos espectrales tradicionales, el espectro de peine de Doble luz no depende del escaneo mecánico ni de los componentes móviles. Por el contrario, utiliza dos peines de frecuencia controlados con precisión para generar patrones de interferencia de tiempo estables y coherentes de los que se puede extraer información espectral a través de una simple transformación de ft.

Además, el espectro de peine de Doble luz proporciona una tasa de actualización rápida, lo que permite el monitoreo en tiempo real y continuo de muestras de gas. Con fotodiodos simples, se puede capturar rápidamente todo el espectro de gas sin escaneo mecánico y adquisición de datos de alta velocidad. Esta tasa de actualización rápida es particularmente valiosa para aplicaciones dinámicas de análisis de gas y control de procesos que son esenciales para la medición en tiempo real.

Ilustración de los parámetros de escaneo de retraso óptico en el sistema thz - TDS impulsado por un láser de doble peine de una sola cavidad. El escaneo de retraso óptico de 1 / FREP de longitud se repite cada 1 / △ frep, dado por el desajuste△ FREP de dos FREP de tasa de repetición en forma de peine.

Espectro de peine de Doble luz con láser de peine de Doble luz de una sola cavidad

En el campo de la espectrometría de peines ópticos dobles, los láseres de peines ópticos dobles de una sola cavidad proporcionan un método especial para lograr el análisis de gas de alta resolución. Sin embargo, en una configuración de una sola cavidad, debido a que los dos peines ópticos suelen funcionar libremente, el tiempo de coherencia entre ellos es limitado, lo que plantea un desafío común.

Para hacer frente a este desafío, se utilizan principalmente dos estrategias: mediciones rápidas o pasos de procesamiento adicionales para lograr un promedio coherente a largo plazo. En el caso de mediciones rápidas, la adquisición de datos debe realizarse a alta velocidad para capturar la información necesaria en un tiempo coherente limitado. Este método permite el análisis en tiempo real de muestras de gas, pero puede imponer restricciones a algunas aplicaciones.

O, en la espectrometría de peines ópticos de doble cavidad única, se pueden utilizar pasos de procesamiento adicionales para lograr un promedio coherente a largo plazo. Una forma es introducir un láser auxiliar de onda continua (cw) para rastrear los cambios de fase relativos entre los peines ópticos. Este láser auxiliar proporciona una referencia para la media coherente y permite mediciones estables a largo plazo sin dispositivos electrónicos de estabilización externa.

Otra técnica es hacer que el peine óptico funcione con una diferencia de frecuencia de repetición más alta, logrando así un muestreo autoconsistente de fase óptica relativa. En este caso, los resultados de la medición de la resolución de la línea del peine se pueden obtener durante un tiempo de medición infinito. Este método no requiere estabilizar los equipos electrónicos y, al mismo tiempo, todavía puede lograr un análisis preciso del gas.

Ambas estrategias mejoran la capacidad de la espectrometría de peine de luz doble de una sola cavidad, lo que le permite realizar mediciones de gas de alta resolución durante mucho tiempo. El láser de peine óptico doble de una sola cavidad puede obtener los resultados de la medición de la resolución de línea del peine sin depender de equipos electrónicos estables, lo que proporciona una solución más fácil de lograr y práctica para aplicaciones de detección de gas y control de procesos.

Ventajas de K2 photonic en el espectro de transformación de Ft de alta resolución

- escaneo rápido

El láser de peine óptico doble de una sola cavidad puede realizar mediciones de alta resolución a una excelente velocidad de actualización, hasta 100 khz, e incluso cerca de 1 MHz en casos especiales.

- alta precisión

El espectro de peine de Doble luz proporciona una alta resolución de medición y puede tomar muestras precisas de las características de absorción de gas. Con el sistema K2 - 1000, se puede lograr una excelente resolución de 1 GHz y es muy adecuado para la detección de gases en condiciones de aire ambiente.

- pequeño tamaño

No se necesitan líneas de retraso mecánico largas y complejas, lo que simplifica en gran medida la implementación de la configuración espectral de transformación de Ft de alto rendimiento.

- alta sensibilidad

Los láseres de estado sólido bloqueados en modo producen láseres con ruido ultra bajo (rin y cronometraje) a alta frecuencia, lo que puede lograr mediciones de alta sensibilidad y ruido de partículas dispersas limitado.