基于可调谐激光吸收光谱(DA-ATLAS)，用于增强气体浓度传感器敏感性的裁剪算法(6)

4. 原理论证:基于DA-ATLAS技术的气体传感器

    为了测试裁剪算法，特别地动态量程扩张和敏感性增强，使用一个基础乙炔气体传感器。它基于环形光纤可调谐激光器（图10）。这里， 一个辫状二极管激光器发射λ = 980 nm，发送最大输出功率 300 mW，被耦合到一个波分复用(WDM, Qphotonics QFBGLD-980-200),泵入3.4m长的掺饵光纤 (EDF， 优铂特 F-EDF-T3)。然后，EDF产生的冷光，经由循环器(Thorlabs 6015-3)，从端口1(port1)到端口2(port2)（端口2，放有一个硅片）。为了分开硅片的反射干涉光谱，使其进入两个输出通道，循环器的端口3粘接50/50单模(Thorlabs 10202 A-50)。50%的输出,发射到可变光衰减器(VOA)，VOA用来改变激光光谱增益，避免激光在1550-nm区域发射。最后，为了关闭环形腔，VOA被粘接到WDM-1550-nm端口。另外的，50%的硅片反射干涉光谱输出，被50/50光纤耦合器分离，来构成传感器的测量和参考通道。这里，通过使用光谱分析器(OSA, Yokogawa AQ6370C)，激光信号以0.02nm的分辨率被监测。这种安排，利用热电致冷器(TEC)改变硅片温度来实现：一条没有模式跳跃 4-nm激光调谐范围。这里，为了有重复调谐循环，通过带有比例-积分-微分（PID）控制器的热电致冷器(TEC)驱动，激光线波长随着时间调谐，PID是用LabVIEW开发的软件 (PC DAQ)来实现的。在这种激光装置中，一大块厚度85μm的硅片被使用，作为光谱选择过滤器[25]。因此，硅片起到法布里-珀罗谐振干涉仪(FPI)的作用，所以，硅片的反射模式能通过硅片的折射率变化来改变。这利用了硅片的热光特性[25]，来实现的。终于，这允许我们来调谐激光发射波长来扫描目标分子的一条反激振动吸收线。我们的实例中，调谐激光发射经由乙炔的反激振动吸收线，大气压下1532.8302 nm[21]。试验工作中， VOA保持固定。这里，参考通道光束用PR光学检测器来监测，而测量通道由PM检测器来监测。这些信号用一个数据采集系统(DAQ)来恢复，且由一台个人电脑(PC)来处理。这阶段也计算DM信号，它是我们传感器主要输出信号。

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