टीडीएलएएस गैस सेंसिंग सिस्टम में, डीएफबी (डिस्ट्रीब्यूटेड फीडबैक) लेजर मुख्य प्रकाश स्रोत के रूप में कार्य करता है। डीएफबी लेजर की विशेषता संकीर्ण लाइनविड्थ, एकल-अनुदैर्ध्य-मोड आउटपुट, उच्च तरंग दैर्ध्य स्थिरता और सटीक ट्यूनेबिलिटी है। उनके उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य को लक्ष्य गैस की अवशोषण रेखा से सटीक रूप से मिलान किया जा सकता है और तापमान या ड्राइव करंट के माध्यम से ठीक किया जा सकता है ताकि अवशोषण शिखर पर स्कैनिंग और पता लगाया जा सके, जिससे वे औद्योगिक गैस निगरानी, पर्यावरण विश्लेषण और वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए एक आदर्श विकल्प बन जाते हैं।
(1) डीएफबी लेजर एक सुसंगत, एकल-मोड लेजर बीम का उत्सर्जन करता है, जिसकी तरंग दैर्ध्य लक्ष्य गैस अवशोषण रेखा से जुड़ी होती है।
(2) लेजर बीम एक गैस सेल से होकर गुजरती है जिसमें मापा जाने वाला नमूना होता है।
(3) गैस अपनी विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर लेजर प्रकाश के कुछ भाग को अवशोषित करती है, जबकि शेष प्रकाश को प्रसारित करती है।
(4) एक फोटोडिटेक्टर संचारित या परावर्तित प्रकाश को कैप्चर करता है, और इसे विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करता है।
(5) सिस्टम बीयर-लैंबर्ट कानून के अनुसार गैस एकाग्रता की गणना करने के लिए लॉक-इन डिटेक्शन, डिमोड्यूलेशन या फूरियर ट्रांसफॉर्म एल्गोरिदम का उपयोग करके सिग्नल का विश्लेषण करता है।
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अवयव |
कार्य विवरण |
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डीएफबी लेजर |
एक नैरो-लाइनविड्थ सिंगल-मोड लेजर स्रोत की आपूर्ति करता है। इसके उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य को लक्ष्य गैस की विशेषता अवशोषण रेखा पर स्कैन करने के लिए तापमान नियंत्रण के माध्यम से ट्यून किया जाता है, जबकि इंजेक्शन करंट को तरंग दैर्ध्य मॉड्यूलेशन स्पेक्ट्रोस्कोपी (डब्ल्यूएमएस) माप के लिए उच्च आवृत्ति पर संशोधित किया जाता है। |
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गैस सेल |
एक सीलबंद कक्ष जिसमें लक्ष्य गैस होती है और अवशोषण माप के लिए एक परिभाषित ऑप्टिकल पथ लंबाई प्रदान करता है। वैकल्पिक तापमान और दबाव नियंत्रण मॉड्यूल माप स्थिरता में सुधार करते हैं और पर्यावरणीय विविधताओं के कारण होने वाली त्रुटियों को कम करते हैं। |
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फोटोडिटेक्टर (पीडी) |
गैस के साथ संपर्क के बाद ऑप्टिकल सिग्नल को बाद के प्रवर्धन, डिमोड्यूलेशन और एकाग्रता विश्लेषण के लिए विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करता है। |
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बीम स्प्लिटर/ऑप्टिकल फाइबर कपलर |
बीम स्प्लिटर एक फ्री-स्पेस ऑप्टिकल सिस्टम से मेल खाता है, जबकि फाइबर कपलर एक ऑल-फाइबर सेटअप में फिट बैठता है। यह लेज़र को संदर्भ और माप पथों में विभाजित करता है। संदर्भ सिग्नल का उपयोग लेजर पावर उतार-चढ़ाव की भरपाई करने और माप सटीकता (वैकल्पिक) में सुधार करने के लिए किया जाता है। |
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सिग्नल प्रोसेसिंग सिस्टम |
कमजोर फोटोडेटेक्टर संकेतों को बढ़ाता है और गैस अवशोषण जानकारी प्राप्त करने और गैस एकाग्रता निर्धारित करने के लिए 1f/2f हार्मोनिक निष्कर्षण सहित तरंग दैर्ध्य मॉड्यूलेशन स्पेक्ट्रोस्कोपी (WMS) डिमोड्यूलेशन करता है। |
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कंप्यूटर/नियंत्रण प्रणाली |
सिस्टम नियंत्रण, पैरामीटर कॉन्फ़िगरेशन, डेटा अधिग्रहण, सिग्नल प्रोसेसिंग, एकाग्रता गणना, डेटा भंडारण और माप परिणामों का वास्तविक समय दृश्य प्रदान करता है। |
760nm 10mW DFB बटरफ्लाई लेजर डायोड
1392nm 10mW DFB बटरफ्लाई लेजर डायोड
1683nm 10mW फाइबर युग्मित लेजर
हाई-पावर 1653.7nm 40mW DFB बटरफ्लाई लेजर
1651एनएम डीएफबी फाइबर युग्मित लेजर डायोड
1625एनएम डीएफबी बीटीएफ लेजर डायोड
1567एनएम डीएफबी बटरफ्लाई लेजर डायोड
1580एनएम डीएफबी एसएम पीएम लेजर डायोड
Q1: DFB लेजर की किस तरंग दैर्ध्य का उपयोग आमतौर पर TDLAS में किया जाता है?
ए1:
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गैस |
तरंग दैर्ध्य (एनएम) |
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1 |
सीओ 2 |
1572.45 |
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2 |
O2 |
760 |
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3 |
सीएच4 |
1653 |
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4 |
N2O |
1392/2257 |
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5 |
सीओ |
1566 |
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6 |
NH3 |
1512.2 |
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7 |
SO2 |
7160 |
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8 |
नहीं |
1800/2650 |
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9 |
H2S |
1574.5/1590 |
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10 |
C3H8 |
3370 |
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11 |
SF6 |
1576.3 |
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12 |
C2H2 |
1531.64/1521 |
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13 |
C2H4 |
1625.9 |
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14 |
C2H6 |
1683.1 |
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15 |
एचसीआई |
1742 |
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16 |
एचएफ |
1278/1273 |
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17 |
एचसीएन |
1540 |
Q2: क्या डीएफबी लेजर को आइसोलेटर की आवश्यकता होती है?
ए2: फाइबर-आधारित टीडीएलएएस सिस्टम में या महत्वपूर्ण ऑप्टिकल बैक-रिफ्लेक्शन वाले कॉन्फ़िगरेशन में ऑप्टिकल आइसोलेटर्स की सिफारिश की जाती है। वे मुक्त-स्थान सेटअपों में भी फायदेमंद हो सकते हैं जहां अवशिष्ट प्रतिबिंब मौजूद हैं। आइसोलेटर ऑप्टिकल फीडबैक को दबाता है, मोड हॉपिंग, फ्रीक्वेंसी अस्थिरता और आउटपुट पावर उतार-चढ़ाव को रोकता है, जिससे स्थिर सिंगल-मोड लेजर ऑपरेशन और बेहतर माप बेसलाइन स्थिरता सुनिश्चित होती है।
Q3: एफपी या वीसीएसईएल लेजर के बजाय टीडीएलएएस के लिए डीएफबी लेजर पसंदीदा प्रकाश स्रोत क्यों है?
ए3: डीएफबी लेजर, एकीकृत ब्रैग ग्रेटिंग्स, उच्च एसएमएसआर (>35 डीबी) और मोड-हॉप-मुक्त ट्यूनिंग के साथ स्थिर एकल-आवृत्ति, संकीर्ण-लाइनविड्थ उत्सर्जन प्रदान करते हैं। इसकी तुलना में, एफपी लेजर बहु-अनुदैर्ध्य-मोड उत्सर्जन और सीमित तरंग दैर्ध्य स्थिरता प्रदर्शित करते हैं, जबकि वीसीएसईएल आमतौर पर एक सीमित ट्यूनिंग रेंज प्रदान करते हैं जो आवश्यक अवशोषण सुविधाओं को पूरी तरह से कवर नहीं कर सकते हैं। डीएफबी लेजर की बेहतर वर्णक्रमीय शुद्धता और ट्यूनिंग स्थिरता हार्मोनिक डिटेक्शन एसएनआर में काफी सुधार करती है, जिससे वे उच्च-सटीक WMS-TDLAS (1f/2f) गैस सेंसिंग के लिए पसंदीदा प्रकाश स्रोत बन जाते हैं।
Q4: TDLAS DFB लेजर के लिए कौन से पैकेज विकल्प उपलब्ध हैं?
A4: दो मुख्यधारा पैकेज:
①14-पिन बटरफ्लाई पैकेज: एक वैकल्पिक ऑप्टिकल आइसोलेटर के साथ एक टीईसी, एनटीसी थर्मिस्टर और मॉनिटर फोटोडायोड को एकीकृत करता है। सटीक तापमान और बिजली स्थिरीकरण की आवश्यकता वाले उच्च परिशुद्धता फाइबर-युग्मित टीडीएलएएस सिस्टम में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
②TO-can (TO5/TO46): फ्री-स्पेस या कॉलिमेटेड आउटपुट कॉन्फ़िगरेशन के लिए डिज़ाइन किया गया एक कॉम्पैक्ट समाधान। इसमें आम तौर पर एकीकृत टीईसी नियंत्रण का अभाव होता है और इसके लिए बाहरी तापमान स्थिरीकरण की आवश्यकता हो सकती है। यह लागत-संवेदनशील और लघु खुले पथ वाले गैस सेंसिंग अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
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