7.4um QCL结合空芯光纤气室气体分析系统

实验仪器

1、7.4um低功耗台式DFB-QCL中红外量子级联激光器

QCL7400 - 7.4um低功耗台式DFB-QCL中红外量子级联激光器是筱晓2018上半年开发出的台低功耗的QCL DFB激光。超过100nm的可调谐范围，输出功率大于25mw满足客户测试气体传感等工业需求。我们的激光器准直输出输出功率稳定，温度波长稳定性*比传统大功耗的量子级联激光器的稳定性高出好几个数量级。为我们中红外测试的客户提供了最佳的测试光源。

光谱图

波长温度电流调谐曲线

2、5米长光程小型化Mini中红外空芯光纤气体吸收池

HC-5-MIR 5米长光程气体吸收池可应用于光谱分析检测，坚固，紧凑的气室采用了中空光纤盘绕，其排列非常简单。在中空纤维中，探测光束和分析物重叠，从而实现了灵敏的激光吸收光谱，并以最小的样品量进行痕量气体和同位素分析。

3、2-15um碲镉汞（MCT）中红外光电探测器，带放大，带TEC

MCT-15-4TE放大探测器是一种热电冷却光电导HgCdTe(碲镉汞，MCT)探测器。这种材料对2.0到15 μm的中红外光谱波段光波敏感。半导体制冷片(TEC)采用一个热敏电阻反馈电路对探测器元件的温度控制在-30 °C，从而将热变化对输出信号的影响最小化。为了获得最佳效果，我们推荐将输出电缆(不附带)与一个50欧姆的终端连接。由于探测器是AC偶合的，因此它需要一个脉冲或斩波输入信号。 交流耦合探测器不会看到未斩波的直流信号，因为它们对只对强度变化而不是强度的绝对值敏感。

三、实验测试

    本次实验使用7.4um QCL激光器结合5米光程空芯光纤气体吸收池测试空气中的H2O气体。

系统示意图

操作步骤：

1、安装7.4umQCL激光器，准直输出到空芯光纤气室的一端

2、空芯光纤气室的另一端接入MCT探测器

3、用BNC转SMA线连接探测器和7.4um QCL激光器的PREAMP前置放大端

4、 用一根BNC-BNC线连接示波器和7.4um QCL激光器的DACOUT模拟输出端

5、 用一根BNC-BNC线连接示波器和7.4um QCL激光器的TRIG OUT触发端

6、 打开激光器和探测器

7、 调节软件参数，在示波器上观察二次谐波信号波形、幅值等信息

过程分析：利用电脑端的控制软件调节电流和温度的大小对波长进行调谐，使激光器实现一定波长范围的扫描，使输出波长覆盖气体的吸收峰，锁相放大器提供高频正弦调制信号，使激光器输出频率得到正弦调制，激光器发出的光经过气体吸收池，通过探测器进入PREAMP端前置放大电路，再经过锁相放大器调制解调，通过DAC OUT 模拟输出端到示波器通道2，显示二次谐波的信号。整个过程中，我们通过调节软件中的各项参数，同时观察输出波形，使输出波形*。

四、实验结果

1、二次谐波波形及调制参数如下：

二次谐波

软件调制参数

2、验证分析：

通过查询Hitran数据库得到在波数为1354cm-1到1356cm-1范围内的吸收谱线如下：

吸收峰波长约为7.381um，通过对比二次谐波幅值信息，与数据库相符合，由此验证是H2O气体。

3、实验结论：

通过测试，我们发现使用这套测试系统分析空气中的H2O气体时，二次谐波幅值可达150mV，说明这套测试系统精度很高。

产品清单：