Инфракрасная вырожденный Четырехволновое, смешивая с Upconversion обнаружения для количественного газ зондирования

Значение нашего протокола заключается в том, что он снижает предел обнаружения, что позволяет изучать концентрации мелких видов, которые другие методы не могут достичь. Основным преимуществом этой техники является добавление модуля upconversion, который обходит большую часть фонового шума. Работа с настройкой для upconversion, используемой в процессе обнаружения.

Начните с разоблачения внутренних элементов в настройке. Лазерный диод и кристалл производят луч 1064 нанометров. Серия зеркал направляет этот луч через кристалл PPLN, и назад.

Средний инфракрасный луч снаружи также проходит через кристалл. Эти два луча производят перевернутый сигнал, который выходит из кристалла PPLN и идет к детектору. Эта схема обеспечивает обзор настройки.

Кристалл, используемый с лазерным диодом является неодиамонд ytterbium ортованата. Символы U1 к U7 являются зеркалами, которые сильно отражаются на 1064 нанометров. Зеркала U1 через U5 очень трансмиссивны на длине волны лазерного диода.

Зеркало U6 трансмиссивно в диапазоне доконвертного сигнала. Зеркало U7 трансмиссивно для среднего инфракрасного сигнала. Зеркало U3 имеет радиус кривизны 200 мм.

Остальные зеркала плоские. Используйте плоское зеркало на комедийном горе, чтобы установить выравнивание полости. Поместите зеркало перед лазерной средой, чтобы служить в качестве конечного зеркала.

Поверните угол крепления в экстремальные позиции как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Затем поместите инфракрасную карту чувствительного луча перед зеркалом U2. Также удалите кристалл PPLN с его крепления. Аранжировка изображена в этой схеме.

Конец зеркала обозначается UH. Запуск лазерного диода примерно на одну треть его максимальной мощности. Выровняйте полость, повторите следующие шаги. Измените угол конечного зеркала, положительный 2 градуса в горизонтальном направлении.

Затем подмести вертикальный угол зеркала от одной крайности к другой. Как вы делаете это, смотреть инфракрасную карту для пучка из полости выравнивания. Под некоторым горизонтальным углом конечного зеркала, во время развертки вертикального угла, полость начнет отдыхать, что можно увидеть на инфракрасной карте.

Когда полость отдыхает, чередуйте между регулировкой угла зеркала для достижения большей мощности и уменьшением тока привода. В конце концов, есть власть, так что луч оставив зеркало легко видно с ИК-карты. Теперь снимите инфракрасную карту и начните регулировать зеркало, которое было за ней, U2. Отрегулируйте зеркало таким образом, чтобы луч выравнивания отражался от его центра к центру зеркала U3. Отрегулируйте угол зеркала U3, чтобы луч по центру по желаемому пути отражал U7. Убедитесь, что луч проходит через гору PPLN на соответствующей высоте, и что он будет перпендикулярно поверхности кристалла.

Затем удалите окно германия и поместите инфракрасную карту за U7. В этом положении ИК-карта будет флуоресцентной из-за ИК-луча, покидая полость. Теперь отрегулируйте угол U7, чтобы отразить по пути балки выравнивания. Мониторинг инфракрасной карты для передаваемого луча, и установить угол зеркала, чтобы максимизировать выход.

Продолжить путем монтажа кристалла PPLN в горе, чтобы луч проходит через один из своих каналов. Убедитесь, что луч все еще виден на ИК-карте. Если это так, отрегулируйте U7, чтобы максимизировать выход перед началом работы.

В этот момент выключите лазерный диод и удалите зеркало конца. Прикрепите фильтр для прохода длиной 750 нанометров при входе в настройку upconversion. Поместите счетчик мощности позади фильтра.

С лазерным диодом на полную мощность, настроить угол U2 и U7, чтобы максимизировать мощность. Затем замените счетчик мощности высокой мощностью инфракрасной карты. С помощью карты убедитесь, что полость работает в фундаментальном галицком режиме.

Отрегулируйте зеркало U7 по мере необходимости. После этого снимите фильтр и прикрепите окно германиума. Двигайтесь дальше, чтобы выровнять инфракрасную вырожденную четырехволновую установку смешивания.

Настройка включает в себя импульсный лазер, гелиевый неоновый лазер, а также зеркала и линзы, чтобы направить лучи к входу собранного детектора upconversion. Первоначальная настройка представлена в этой схеме. Гелий неоновый лазер обеспечивает направляющий луч.

Используйте зеркала M3 и M4, чтобы выровнять направляющий луч с объективом L1. Отрегулируйте зеркала так, чтобы луч попал в объектив L1 в его центре. Вставьте пластину boxcars между зеркалом M4 и объективом L1. Поместите его под 45-градусный вертикальный угол от горизонтального луча. Убедитесь, что расположение производит два выходных луча.

Вставьте вторую пластину boxcars после первого. Ими на 45 градусов горизонтальный угол от выходных лучей. Убедитесь, что его выход имеет четыре балки.

Затем отрегулируйте углы пластин boxcars на четыре выходных луча образуют углы квадрата. Отрегулируйте объектив L1 до тех пор, пока лучи не будут одинаково размыты вокруг его центра. Теперь поместите радужную оболочку на пути балок.

Упорядочить радужной оболочки, чтобы заблокировать три пучка насоса и позволяют сигнальный луч пройти. Эта схема представляет состояние системы на данном этапе. Следующие шаги будут включать объектив L2, и зеркала M5 и M6. Чтобы коллиматировать луч, выровнять объектив L2 с помощью фокусного длины длины волны импульсного лазера.

Затем положение отражает M5 и M6, поэтому направляющий луч направляется к входной окну детектора upconversion, где луч должен быть по центру. Поместите объектив L3 на оптическое расстояние в одну фокусную длину от центра кристалла PPLN. Удалите окно германиума детектора, чтобы продолжить.

Это позволяет 1064 нанометровому лучу выйти из модуля upconversion. Затем начните использовать зеркало M6, чтобы переместить луч от детектора, и принести его на сигнальный луч, чтобы они перекрываются в объективе L2. Чередуйте это с использованием зеркала M5 для перемещения направляющей балки на 1064 нанометровый луч на L3. Остановка, когда 1064 нанометровый луч, и направляющий луч, следовать по тому же пути. Подкрепите окно германиума к модулю upconversion.

Затем поместите несколько фильтров нейтральной плотности перед детектором, чтобы защитить его от импульсного лазера. Включите импульсный лазер и убедитесь, что он перекрывается направляющей балкой. Теперь поместите поток газа или пламя для измерений в координационном центре объектива L1. Это измерение будет включать в себя поток метана, разбавленного азотом.

Убедитесь, что сигнал виден на детекторе. Отрегулируйте фильтры нейтральной плотности по мере необходимости. Если есть сигнал, максимизуйте его среднюю интенсивность, регулируя зеркала M5 и M6. Продолжайте блокировать сигнальный луч блоком луча на этапе перевода.

Затем удалите фильтры нейтральной плотности, которые находятся перед детектором. Первоначально, может быть сигнал из-за света, рассеянного в детекторе. Со стадией перевода отрегулируйте положение блока луча, чтобы уменьшить это рассеяние.

Продолжайте, когда сигнал из-за рассеяния света был уменьшен как можно больше. Следующим шагом является включить поток газа, чтобы начать измерения. Затем соберите данные, правильно запуская детектор upconversion с помощью импульсного лазера и сканируя диапазон длин волн интереса.

Эти данные по пяти различным концентрациям цианида водорода в азотных газах. Каждая точка представляет в среднем три сканирования в каждой концентрации. Центральной вершиной является линия P20 вибрационной полосы NU1 цианида водорода.

Здесь точки являются измеренные пиковые значения в качестве функции концентрации. Линия тире подходит для полиномиальной второй степени. В этом случае, данные показывают пять последовательных сканирований от предварительно смешанного пламени.

Каждое сканирование длит около 65 секунд и охватывает один и тот же диапазон волнового числа. Изменение интенсивности от сканирования до сканирования связано с тем, что режим лазерного импульса и энергия не стабильны. Ни один шаг не является наиболее важным, но если измерения должны быть сопоставимы, выравнивание должно иметь одинаковое положение высоты каждый раз.

Научиться выравнивать эту настройку методом проб и ошибок будет тратить много времени, поэтому я хотел, чтобы продемонстрировать процесс, чтобы люди могли избежать ловушек. Внедрение модуля upconversion сделало возможным для нас обнаружить высвобождение минорного вида цианида водорода от газификации мелких гранул. Этот протокол включает в себя использование лазеров класса четыре, и, возможно, использование легковоспламеняющихся газов, и соответствующие меры безопасности всегда должны соблюдаться.