橫河光譜分析儀助力MWIR光譜精密氣體分析

隨著科技的不斷進(jìn)步，橫河光譜分析儀以其卓越的技術(shù)性能，為氣體檢測(cè)領(lǐng)域帶來了新突破。近日，光學(xué)技術(shù)供應(yīng)商筱曉光子MicroPhotons成功運(yùn)用橫河光譜分析儀AQ6377,在開發(fā)高靈敏度氣體檢測(cè)領(lǐng)域取得了顯著成果。

MicroPhotons的客戶主要將設(shè)備運(yùn)用于監(jiān)測(cè)一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）和一氧化氮（NO）等污染氣體的釋放以及監(jiān)測(cè)城市的空氣質(zhì)量等。為滿足其多元化的測(cè)試需求，橫河AQ6377另辟蹊徑為其量身定制測(cè)量解決方案。

精密氣體分析的挑戰(zhàn)

氣體吸收光譜法是一種基于中紅外波段氣體光學(xué)特性的測(cè)試技術(shù)，是通過多種氣體分子吸收特定波長(zhǎng)的光顯示其測(cè)量屬性。

這種測(cè)量方法是在氣體檢測(cè)設(shè)備處安裝一個(gè)激光器，將激光器于氣體吸收光的波長(zhǎng)處調(diào)至窄帶寬，并選擇特定氣體作為參考值，然后按帶寬進(jìn)行光線發(fā)射，即可利用光功率的變化來檢測(cè)和識(shí)別特定氣體。

比如，用戶可選擇將潔凈空氣中接收到的光功率設(shè)為參考值，并將檢測(cè)設(shè)備放入含有一定量待測(cè)氣體的污染空氣等介質(zhì)中進(jìn)行測(cè)量，光發(fā)射后會(huì)被部分吸收且接收到的光功率將低于參考值。此時(shí)用戶便可參考吸收峰值的變化準(zhǔn)確識(shí)別特定氣體。

然而，傳統(tǒng)的氣體吸收率檢測(cè)技術(shù)需要使用液氮冷卻發(fā)射器，不僅操作繁瑣，而且效率低下。

為提升檢測(cè)效率，一種以超連續(xù)光譜光源取代超冷發(fā)射器的新型測(cè)量方式應(yīng)運(yùn)而生。這種測(cè)量方式可在室溫狀態(tài)下進(jìn)行氣體吸收測(cè)量，更加便捷直觀。然而，這種新方式卻對(duì)測(cè)量光譜特性的光譜分析儀（OSA）提出了極高的精度要求：需要被監(jiān)測(cè)的氣體在整個(gè)MWIR光譜（1.9μm到5.5μm）上都有吸收峰值。

市面上多數(shù)用于通信系統(tǒng)設(shè)備的OSA無法以2μm的最長(zhǎng)波長(zhǎng)滿足此類研發(fā)需求。面對(duì)這一挑戰(zhàn)，橫河公司的AQ6377憑借其高性能脫穎而出。在1.9μm至5.5μm范圍內(nèi)，AQ6377是唯一一款能夠分析整個(gè)波長(zhǎng)光譜的OSA。因此MicroPhotons選擇橫河公司的AQ6377作為氣體檢測(cè)和識(shí)別應(yīng)用儀器。

應(yīng)用實(shí)例

據(jù)MicroPhotons總經(jīng)理王秀祥介紹，AQ6377 OSA對(duì)可調(diào)諧激光器和超連續(xù)光譜光源的發(fā)射進(jìn)行了非常精確的測(cè)量，證明了儀器的高精度指標(biāo)。

在可調(diào)諧二極管激光吸收光譜（TDLAS）應(yīng)用中，AQ6377能夠幫助MicroPhotons實(shí)現(xiàn)高精度表征激光發(fā)射波長(zhǎng)，包括其邊模抑制比。

在使用2μm至4μm范圍內(nèi)的超連續(xù)光譜光源氣體檢測(cè)應(yīng)用中，AQ6377也能為MicroPhotons實(shí)現(xiàn)所需的高測(cè)量精度。

在測(cè)試吸收峰值范圍為2.33μm（一氧化碳（CO））至5.26μm（一氧化氮（NO））的氣體檢測(cè)應(yīng)用中，一臺(tái)AQ6377即可精準(zhǔn)完成測(cè)試，避免設(shè)置校準(zhǔn)多臺(tái)測(cè)量?jī)x器的繁雜工作，其測(cè)試原理如圖1所示。

圖1：光譜分析儀在氣體檢測(cè)中的應(yīng)用示意圖

通過對(duì)比AQ6377的測(cè)量輸出結(jié)果與SpectraPlot在線工具提供的數(shù)據(jù)，MicroPhotons驚喜地發(fā)現(xiàn)兩者的數(shù)值非常接近（如圖2所示），這一結(jié)果不僅證明了AQ6377在非常寬的測(cè)量帶寬內(nèi)具有極高精度和可重復(fù)性，也進(jìn)一步堅(jiān)定了MicroPhotons對(duì)橫河光譜分析儀的信賴。

圖2：使用AQ6377與SpectraPlot測(cè)量數(shù)據(jù)的對(duì)比圖

此次合作的成功，不僅彰顯了橫河光譜分析儀在氣體檢測(cè)領(lǐng)域的卓越性能，也為筱曉光子MicroPhotons等光學(xué)技術(shù)供應(yīng)商提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。未來，雙方將繼續(xù)攜手合作，共同推動(dòng)氣體檢測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。

光譜儀“新星”AQ6377

AQ6377是橫河AQ6370系列OSA的最新版本，其波長(zhǎng)覆蓋范圍擴(kuò)展到1.9μm至5.5μm的MWIR區(qū)域。AQ6377的波長(zhǎng)范圍較長(zhǎng)，是環(huán)境傳感和醫(yī)療應(yīng)用的理想之選。

由于AQ6377單色鏡具有清晰的光譜特性，因此可以有效分離相近的光譜信號(hào)，并執(zhí)行精確測(cè)量；AQ6377的波長(zhǎng)測(cè)量精度達(dá)到±0.5nm；動(dòng)態(tài)范圍50dB。

圖3：橫河光譜分析儀AQ6377