吉林大学集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区, 电子科学与工程学院, 吉林 长春 130012
甲烷(CH4)是大气环境监测、工业过程控制、煤矿生产安全等多个领域中需重点监测的气体之一, 研制CH4传感器具有广泛的应用价值。利用CH4分子在3.31 μm附近的基频吸收带并选择其在3038.5 cm-1的吸收线作为目标谱线, 研制了一种基于中红外室温、连续、单模带间级联激光器(ICL)的CH4传感器。该传感器采用可调谐激光直接吸收光谱技术以及长光程(54.6 m)吸收光谱技术测定CH4气体浓度。自主研制了高灵敏、低功耗的激光器温度控制器和电流驱动器, 编写了基于LabVIEW的数据产生、采集与处理程序。利用体积分数为2.1×10-6的CH4标准气体和气体稀释系统配备了不同浓度的CH4气体样品, 开展了传感器的性能测试实验。根据传感器标准差的分析结果, 当采样周期为2.5 s时, 传感器的1σ检测下限约为1.1×10-8。利用该传感器对室外大气中CH4浓度进行了连续84 h的监测, 结果证实了所研制CH4传感器的工程实用价值。
传感器 激光光谱学 甲烷传感器 红外吸收光谱 带间级联激光器
集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区, 吉林大学 电子科学与工程学院, 长春 130012
利用一个波长为3.291 μm的室温连续、带间级联激光器和一个有效光程长为54.6 m的多通池, 研究了用于中红外甲烷检测的压强测量及补偿技术。通过对测得的甲烷直接吸收光谱信号进行洛伦兹吸收线型拟合, 测量了吸收池内气体压强并补偿了压强变化对甲烷浓度的影响。利用浓度为2.1×10-6的甲烷气体样品, 在1.33×104~10.64×104 Pa的范围内进行了压强标定; 对压强为9.31×104 Pa、浓度为2.1×10-6甲烷气体样品的压强测量结果进行阿仑方差分析, 结果表明, 当积分时间为2.2 s时, 压强的测量精度约为219.5 Pa。在1.33×104、3.99×104和6.65 ×104 Pa三种不同压强条件下, 对浓度分别为1.0×10-6、1.2×10-6、1.4×10-6、1.6×10-6、2.1×10-6甲烷气体样品的浓度和压强做了15组测量, 验证了所给出的压强测量和补偿技术的可行性。
传感器技术 气体传感器 红外光谱 甲烷检测 气体吸收 吸收光谱 激光光谱 红外激光器 Sensor technology Gas sensor Infrared spectroscopy Methane detection Gas Absorption Absorption spectroscopy Laser spectroscopy Infrared laser
集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区, 吉林大学电子科学与工程学院, 长春 130012
利用四个平行耦合单环谐振器作为基本路由单元, 数值模拟了一种可路由三种信道波长的四端口光路由器.为了实现单模传输、低传输损耗以及微环波导和信道波导的相位匹配, 优化了基本路由单元的结构参量.给出了路由器的器件架构和设计方法, 计算了链路光谱、插入损耗、串扰等路由特性.在选定的三个信道波长(1 550、1 551.6、1 553.2 nm)下, 器件沿不同路径的插入损耗范围为0.02~0.6 dB, 器件串扰的范围为－23.41~－37.71 dB.与具有相同波导参量的基于交叉耦合双环谐振器的四端口光路由器相比, 该四端口光路由器在串扰和波长选择性方面略显不足, 但其使用的微环数量由8个降低为4个, 插入损耗由1.62 dB降低为0.02 dB.
路由器 数值模拟 波导 聚合物 插入损耗 串扰 Router Numerical simulation Waveguide Polymer Insertion loss Crosstalk
