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応用例 | 量子カスケードレーザ (QCL)

ガス分析

分布帰還構造(Distributed Feedback, DFB)を採用した量子カスケードレーザ(QCL)は、極めて優れた波長分解能を有し、独立した一本のガスの吸収線を計測することができます。

量子カスケードレーザ (QCL)を使用するメリット

  • 波長分解能が極めて高いため、選択的なガスの吸収線の計測が可能
  • 干渉ガスの影響を受けないため、脱湿などの前処理や補正などが不要
  • Lambert-Beer測が理想的に成立するため、高精度な計測が可能
  • 可動部を必要としない構成が実現可能
  • In-Situでのオンライン計測

 

高速・高精度なガス分析を実現するTDLAS

波長可変半導体レーザ吸収分光法 (TDLAS: Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy) は半導体レーザを用いた分光手法の一つです。
DFB半導体レーザの発振波長がレーザの駆動温度や駆動電流で制御可能であることを利用し、鋸歯状波の駆動電流 (電流ランプ)を印加し発振波長を走査してQCLを駆動します。
また、TDLASにおいては、周期的に発振波長を変調しロックインアンプを利用して微分検出することで、高感度な分光計測が可能となります。

ガス分析に最適な製品構成例

光ヘテロダイン検波

光干渉によって生じたビートノートの周波数を読み取ることを、光ヘテロダイン検波と呼びます。
ビートノートは干渉させる2つのレーザの波長差が大きくなるにしたがって高周波数となるため、より広い波長領域でビートノートを検出するためには、高速な応答特性を有する光検出器が有効です。
浜松ホトニクスでは、中赤外領域で20 GHzの周波数応答特性を持つ量子カスケード光検出器、高安定なQCL、超低ノイズなCWコントローラなど、光ヘテロダイン検波に最適なデバイスを提供しています。

ビートノートとは

発振波長のわずかに異なる2つのレーザを重ね合わせると、波長の差(周波数差)に相当する光のうなりが発生します。
このうなりのことを光ビートやビートノートと呼び、またビートノートの周波数をビート周波数と呼びます。
2つのレーザの関係によって生成されるビートノートには、レーザの強度や位相、周波数の変化が反映されます。光の干渉によって現れるビートノートは、レーザのわずかな変化に対して敏感に変化するため、高感度・高分解能な分光分析などに活用されています。

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