向光而行，光谱未来——富泰科技助力于激光精密吸收光谱

12/12/2022，光纤在线讯，激光光谱技术是一种探测和研究原子与分子的重要手段，它的系统结构相对比较简单，响应速度快，有着极高的探测灵敏度、唯一性（如同我们指纹和身份证具有独一性）和光谱选择性优点。所以近年来，激光光谱技术的研究和应用已经成为国际上光电领域的一个热点，另外随着窄线宽半导体激光技术（QCL量子级联激光器、ICL带间级联激光器、DFB分布反馈式激光器、VCSEL垂直腔面发射激光器、ECDL外腔激光器）不断成熟与创新，众多新的应用领域不断涌现，激光吸收光谱的应用覆盖了大气化学、化学反应动力学研究、痕量气体的监测、等离子物种的诊断、污染物的监测控制、物理和化学传感器的开发、工业过程控制、医学、航空航天及深海深地资源勘探等领域，所以目前成为一种非常重要的光谱技术。富泰科技紧跟光电热点和客户需求，专注于先进光电技术应用，开展和助力于激光吸收光谱领域光电产品，致力于为广大客户提供一站式激光吸收光谱等解决方案。

高精度和高灵敏度激光光谱技术主要有：紫外差分吸收光谱（DOAS），可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS、它包含直接吸收DAS和波长调制WMAS和频率调制FMS）、光声光谱（PAS）、增强吸收光谱技术{它主要是通过测量内腔吸收或者腔内光场的衰减时间来实现的，内腔吸收称为腔增强吸收光谱（电CEAS 和光反馈腔增强吸收光谱（OF-CEAS） 腔内光场称为腔衰荡光谱（CRDS）}、积分腔输出光谱技术（ICOS）、离轴积分腔输出光谱（OA-ICOS）、、噪声免疫腔增强光外差分子光谱（NICE-OHMS）。
 

图1光谱技术Roadmap

富泰科技多年来一直从事与相关的光电领域产品，积累了许多经验和技术力量，专注于先进光电技术应用，助力于激光吸收光谱技术，为工业与科研院所用户提供专业的物料选型、核心器件供应以及系统方案支持[b]。 富泰科技与全球激光吸收光谱在光电领域具有领导地位和核心技术的厂商密切合作，推动国外前沿技术和解决方案同国内光电产业接轨，实现各方共赢。基于对技术、产品、市场趋势的理解和把握，富泰科技整合全球各地的优势产品和技术资源，致力于为广大客户[b]提供一站式激光吸收光谱等解决方案。

激光吸收光谱技术目前在高校和工业上得到广泛应用，富泰科技可为客户提供激光吸收光谱所需的大部分器件。富泰可提供670nm-17μm全波段和多种封装形式的激光管（350nm-600nm Nichia Corporation、630-1120nm Toptica eagleyard photonics GmbH、1200nm-3270nm Norcada、 4μm-11μm QCL AdTech Optics、11μm -17μm QCL mirSense），激光器驱动温控有低噪声，高稳定性和高精度的芯片、模块和台式设备（Wavelength Electronics）。拥有响应波长范围在0.8-14微米的光电探测器,各种类型气体吸收池，还可提供锁相放大器、数据采集、宽范围光谱仪（安立）、高精度波长计、光斑测试与M2光束质量分析、高灵敏功率和能量仪，示波器、信号发生器、激光线宽、频率噪声、RIN测试系统等配套激光参数测试仪表和设备。
 

图2 Toptica eagleyard航天级别各种封装类型激光管
 

图3 中红外QCL量子级联激光器
 

图4  Wavelength Electronics驱动温控产品目录
              

图5  Wavelength Electronics DFB和QCL台式高精度驱动温控


图6 气体检测用各种类型吸收池
 
激光吸收光谱技术（TDLAS）通过注入电流和温度改变波长实现对分子吸收线进行测量，通过对气体吸收后的光进行光谱分析，可以准确得出被测各项气体物理参数(气体的种类、浓度、温度以及压力)。如下介绍一些激光吸收光谱技术典型应用领域：

1、应用于大气环境检测（“碳达峰、碳中和”）
 

图7应用于大气环境检测

大气环境中污染物气体检测是对大气环境中污染物分析气体的成分、浓度、来源以及危害对大气环境质量的改善、治理以及人类健康的保障具有重要的研究意义，从而减少污染物气体对人类健康造成的不利影响和危害。如图1所示TDLAS应用在大气环境检测领域，实现测量环境空气质量以及大气监测和网络。如温室气体排放量监测，重点行业、城市、区域三个层面的碳监测评估试点工作，建立碳监测技术方法和评估体系，为应对气候变化工作成效评估提供数据支撑。努力争取2060年前实现碳中和（简称“碳达峰、碳中和”和“3060”）行动目标。

2、应用于工业气体在线分析
在石油化工、炼焦、火力发电、炼钢、炼铁、水泥生产等等工业生产过程中，由于环境情况复杂下，通过TDLAS对气体浓度实时的测量，进行安全监控和了解气化反应情况。像一些化工厂排放的有害气体浓度的实时测量与控制，图2所示为应用于工业气体在线分析，具体如气体泄漏检测、天然气控制监测、石化过程监控、制药工艺/质量控制。
 

图8 应用于工业气体在线分析

3、应用于生物和医学研究
TDLAS技术应用于气氨检测可实现检测肝脏和肾脏疾病、血糖监测、呼吸诊断等生物和医学研究领域，典型测量系统如图3所示。医疗呼吸分析以乙烷和乙炔作为生物标志物来诊断哮喘、精神分裂症或肺癌等疾病，呼吸分析使用甲烷作为生物标志物肠道问题。
   

图9 应用于医学研究的检测系统

4、应用于燃烧过程诊断分析、发动机效率
发动机内部燃烧过程很多参数难以直接地测量瞬时值，阻碍了对发动机燃烧控制规律的认识。通过TDLAS测量系统能快速地和实时地对燃烧过程排放的CO浓度进行测量，根据燃烧情况对燃料输入进行调整，可以提高燃烧效率。如图4所示是应用于燃烧诊断测量实物图。

   

图10应用于燃烧诊断

5、应用于机动车尾气测量
对汽车尾气新的排放标准和检定方法的实施，对机动车尾气测量的气体和浓度要求也越来越高，而TDLAS技术由于光谱特性很好地实现对气体定性和定量的分析，该技术能满足汽车尾气中CO、CO2等气体监测的要求。目前主要应用于环境监测部门的路检和抽检、尾气净化装置的快速检验、有关汽车尾气的研究工作、汽车修理厂、对其他现场仪器的参考校准。
   

图11 应用于机动车尾气测量


富泰科技同时也提供如下激光精密吸收光谱系列产品
   
   

图12 精密光谱CIOE展示产品

如下是部分气体分子激光吸收光谱谱线

图13 近红外分子吸收光谱图

图14 中红外分子吸收光谱图

关于 富泰科技

  富泰科技成立于2005年，专注于先进光电技术应用，为光通信、工业与科研用户提供专业的物料选型、核心器件供应以及系统方案支持。我们的客户群体涵括通信行业系统集成商及国内外光通信器件、模块制造商、光电领域高校、重点实验室等。如今，我们服务的市场覆盖光纤通信、传感、精密光谱、量子信息处理和半导体制造等领域。   

富泰科技与全球50多家在光电领域具有领导地位和核心技术的厂商密切合作，推动国外前沿技术和解决方案同国内光电产业接轨，实现各方共赢。基于对技术、产品、市场趋势的理解和把握，富泰科技整合全球各地的优势产品和技术资源，致力于为广大客户提供一站式解决方案，包括光纤通信器件封装/生产/测试、100G客户侧/线路侧、TDLAS气体检测、量子通信等多个方案，以此帮助客户提升核心竞争力，从而立于行业优势地位。 
富泰科技，一个值得信赖的商业合作伙伴。

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