可调谐激光 6-1
激光技术1
（1） 自发辐射
没有外界干预 E2 E1
E2 .
h E2
。 h
E1
发光前
E1 .
发光后
A N 单位时间内，因自发辐射跃 d N21
迁而产生的光子数的密度为 dt
21 2
A21自发辐射系数，物理意义
1、光与物质的相互作用
d N2 d N21 A21N2 d t
d N2 N2
一种特殊的激发态，寿命特别长，10-4~1秒 亚稳态
如铬离子、氦原子、二氧化碳等粒子中都存在
1、光与物质的相互作用
（2） 受激吸收
原子吸收外来光子能量 hν , 并从低能 级E1 跃迁到高能级E2
E2
E2 E1 h
E2
.
. E1
E1 。
d N12 dt
B12 ( )N1
ρ(ν)外来光单色辐射能量密度
2. 激光器的应用
激光通讯系统方框图
2. 激光器的应用
激光通信与无线通信相比，优点： （i）传递信息容量大，传送路数多。
理论指出，载波频率越高，传输的信息量越大。
以中波无线电通信为例，各电台间互不干扰，每个电台需 要占用10KHz左右的频率范围。收音机的中波波段为1000KHz， 整个波段只能安排100个电台同时广播，拥挤。在厘米波中，每 个电台需占用10MHz的频率范围，整个厘米波段的频带宽度为 103MHz，也只有同时发送100套节目。
红宝石激光器
1、固体激光器
氙灯和红宝石棒平行地 放置在聚光器内的对称 位置上，聚光器内壁抛 光并镀上金属反射层
如果氙灯发出的光足够强，红宝石棒中大量 的激活离子被激发，并使激活离子在激光上、下 能级之间形成粒子数反转；当光的增益超过损耗 时，就产生激光振荡，在部分反射镜一端输出很 强的激光
BBO晶体简介
BBO晶体简介•产品详细介绍作为一种优越的电光材料，BBO晶体常被用作波长在200nm到2500nm的高功率激光系统中。
Z切的BBO 晶体，在镀增透膜和电极镀金后，可用于持续波二极管泵浦Nd:YAG激光器的调Q器件，产生高功率的能量输出。
我司可提供厚度为0.05毫米的BBO薄片。
智和弘盛BBO晶体的特性：可实现相位匹配的波段范围宽（409.6—3500nm）可透过波段范围宽（190—3500nm）倍频转换效率高(相当于KDP晶体的6倍）光学均匀性好高损伤阈值（100ps脉宽的1064nm10GW/cm^2）温度接收角宽（55℃左右）智和弘盛提供的服务1. 严格的质量控制2. 可提供晶体长度从0.02mm--25mm,尺寸可达到15X15X15mm.3. 可提供晶体的镀膜(保护膜,增透膜)和重抛镀业务,并可提供支架4. 备货充足晶体结构Trigonal, space group R3c单孢参数a=b=12.532Å,c=12.717Å熔点~1095℃莫氏硬度 4密度 3.85 g·cm-3热传导系数 1.2 W·m-1·K-1 (┴c); 1.6 W·m-1·K-1 (//c)基本特性BBO晶体的光学和非线性光学特性透过波段190nm-3500nm可实现相位匹配的波段范围宽409.nm6-350 nm (Type I); 525nm-3500nm (Type II )热光系数dno/dT=-16.6×10-6; dne/dT=-9.3×10-6吸收系数<0.1%/cm @1064nm; <1%/cm @532nm接受角0.8 mrad·cm-1 (θ,Type I, 1064 SHG的有效倍频。
3.钛宝石激光和Alexandrite激光使用BBO晶体的Alexandrite激光的I类二次谐波可输出波长范围360nm-390nm的紫外光，其中378nm波长激光的脉冲能量为105mJ（31％的二次谐波转换率），三次谐波可输出波长范围244nm-259nm，脉冲能量7.5mJ（24％的混频转换率）的紫外光。
半导体激光器国家标准(二)
半导体激光器国家标准（二）3.1.32 远场光强分布Far field intensity distribution在距离远远大于激光光源瑞利长度的接收面上得到的光强分布。
3.1.33 近场光强分布Near field intensity distribution激光器在输出腔面（AR面）上的光强分布。
3.1.34 近场非线性Near field non-linearity热应力引起半导体激光器阵列或巴条中各个发光单元在垂直p-n结的方向上发生的位移，导致激光器阵列或巴条近场各个发光单元不在一条直线上，又称为"smile"效应。
3.1.35 偏振Polarization半导体激光器是利用光波导效应将光场限制在有源区内，使光波沿着有源区层传播，并通过腔面输出，半导体激光器的偏振特性与电场和磁场两个空间变量有关，对于横向电场（TE）偏振光，只存在（Ey，Hx，Hz）三个分量，对于横向磁场（TM）偏振光，只存在（Ex，Ez，Hy）三个分量。
半导体激光器偏振特性优劣通常用偏振度来表征，偏振度为两种偏振态的光功率差与光功率和的比值，通常以百分比表示。
3.1.36 热阻Thermal resistance热量在热流路径上遇到的阻力，反映介质或介质间的传热能力的大小，激光器产生1W 热量所引起的温升大小，单位为℃/W或K/W。
3.1.37 波长-温度漂移Wavelength-temperature shift半导体激光器稳定工作时，结温每升高1℃所引起的波长变化，单位是nm/K。
3.1.38 斜率效率Slope efficiency激光器额定光功率的10％和90％对应的光功率差值△P与相应工作电流的差值△I的比值称为斜率效率。
3.1.39 光功率-电流曲线扭折Optical power-current curve kink光功率-电流曲线上出现的非线性变化的拐点。
扭折表征了光功率与工作电流的线性关系的优劣。
F P可调谐滤波器
Sheila
刘志杰 时光
1
提纲
一、FP滤波器的历史和发展 二、FP滤波器的基本原理和参数 三、可调谐FP滤波器的分类及实现方法 四、可调谐FP滤波器的应用
2
光滤波器
只让特定的光波长的光通过，并阻止其他光波长通过
3
F-P滤波器的历史和发展
1897年由C.Fabry和A.Perot提出的平行平面腔干涉仪。由 于这种干涉仪所产生的干涉条纹非常细锐，因此它一直是 长度计量和研究超精细光谱的有效工具。
在空气隙腔滤波器的基 础上，腔内加入一段光 纤波导，通过调节波导 段的长度来调整其FSR （其长度一般100μm 到 厘米量级）。
同时这种结构也使第二种FFPF 存在的模式失配和插 入损耗较ห้องสมุดไป่ตู้的问题得到解决。
26
光纤FP 滤波器
光纤Fabry－Perot 滤波器的特点是：
纤入纤出，器件的损耗可以做到比较小，约3dB 左右； FSR 覆盖范围极大，可根据不同的要求以不同的结构来 满足其不同的FSR，从MHz 量级到上百个nm； 分辨率较高，精细度可以做到上千； 器件稳定性好，偏振无关；调谐简单。
基于光纤F-P滤波器的FBG传感解调系统不仅具有体 积小、价格低、光能利用率高、操作简单等优势，而 且可以直接输出对应于波长变化的电信号，实现准确 的多点同时测量，因此是目前最具发展前景且实用性 较好的解调方法。
36
F-P滤波器在传感解调中的应用
宽
隔
耦
带
离
合
光
器
器
源
传感光纤光栅
可调谐F-P腔
DSP系统构成的 驱动和采集电路
该滤波器用途较为广泛，在光纤传感系统可用作传感元件 进行温度，压强和应力的测量；在光通讯系统中，可作在 WDM 系统的解复用，还可用在光纤环形激光器中实现可 调谐波长输出，用在掺铒光纤放大器（EDFA）中进行噪 声抑制等。
光电系统的常用光源.
作仪器白光源.
1.3 气体放电光源
基 泡壳：用玻璃或石英等材料制造；
本 电极：阴极、阳极或不区分（交流灯）
结 泡壳内充入发光用的气体：金属蒸汽、
构
金属化合物蒸汽、惰性气体
发光机理：气体放电。
气体放电光源的特点：
它的粒子属性（能量、动量、质量等）和波 动属性（频率、波矢、偏振等）之间的关系满 足：
(1)、 Eh2h ； (2)、m Eh,
c2 c2
(3)、P h
光子具有运动质量静 ，止 但质量为零；
电磁波谱与光辐射
EdS
qi
s
0
sBdS0
E dldm
L
dt
变化的磁场产生电 场
L B dl0 0dd e t
变化的电场产生磁场
一切能产生光辐射的辐射源都称为光源
电磁波谱
➢ 天然光源 ➢ 人造光源
按照发光机理， 光源的分类：
需要了解
热辐射光源
气体放电光源
太阳、黑体辐射器 白炽灯、卤钨灯
汞灯
钠灯 金属卤化物灯
各类光源 的发光机 理、重要
光源
特性、适
用场合， 以便正确 选用光源。
激光器
科学制作的小孔 空腔结构，可以 很好地实现绝对 黑体的辐射功能。
太阳的光谱分布
常用作标准光源， 最高工作温度是 3000K。
2.白炽灯与卤钨灯 灰体 钨丝做灯丝
白炽灯
玻璃泡壳;色温约2800K,辐射光谱约0.4～3μm。 可见光占6～12%，用于照明； 加红外滤光片可作为近红外光源。
卤钨灯
GM700型可调谐二极管激光光谱法监测仪书明书
GM700型可调谐二极管激光光谱法监测仪中文书明书NH3分析仪保修，有效性和补充文中的内容已经过审核，确保所描述的硬件，软件的一致性。
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原始版本技术数据是临时性的GM700 测量系统的组件正发行的部分（参见说明书页脚注版本）是原始版本。
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版权本说明书未经许可不可被拷贝，翻印或传给第三方。
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版权所有：SICK AG 2002目录1 安全书明1．1 安全说明的目的-------------------------------------------------------------------8 1．2 本文的安全指示-------------------------------------------------------------------8 1．3 容许的使用者----------------------------------------------------------------------8 1．4 正确的处理-------------------------------------------------------------------------9 1．5 安全警告----------------------------------------------------------------------------91.5.1 避免伤害的基本安全警告--------------------------------------------------91.5.2 用电设备安全警告-----------------------------------------------------------91.5.3 测量介质的安全警告--------------------------------------------------------91.5.4 防止激光辐射-----------------------------------------------------------------101.5.5 故障排除警告------------------------------------------------------------------112 系统说明-------------------------------------------------------------------------------15 2．1 应用与优势-------------------------------------------------------------------------152.1.1 应用现场（例子）-------------------------------------------------------------152.1.2 技术优势-------------------------------------------------------------------------16 2. 2 GM700 测量方法--------------------------------------------------------------------162.2.1 操作原理-------------------------------------------------------------------------162.2.2 信号计算-------------------------------------------------------------------------172.2.3 GM700系统说明----------------------------------------------------------------182.2.4 GM700 发射接收单元---------------------------------------------------------192.2.5 测量探头-------------------------------------------------------------------------192.2.6 零气测量-------------------------------------------------------------------------202.2.7 计算单元-------------------------------------------------------------------------212.2.8 安装法兰馆----------------------------------------------------------------------232.2.9 GM700 选项和附件------------------------------------------------------------233 安装准备----------------------------------------------------------------------------------27 3. 1 测量点安装准备---------------------------------------------------------------------27 3.1.1 烟道外部--------------------------------------------------------------------------27 3.1.2 法兰管---------------------------------------------------------------------------- 28 3.1.3 烟道绝缘--------------------------------------------------------------------------29 3．2 安装准备-----------------------------------------------------------------------------30 3．3 电路安装准备-----------------------------------------------------------------------30 3.3.1 信号和供电电缆-----------------------------------------------------------------30 3.3.2 电路说明--------------------------------------------------------------------------31 3.3.3 仪表空气提供--------------------------------------------------------------------334 系统组建安装-----------------------------------------------------------------------374. 1 准备------------------------------------------------------------------------------374.1.1 到货检查--------------------------------------------------------------------374.1.2 安装条件检查--------------------------------------------------------------374．2 安装系统组件-----------------------------------------------------------------384.2.1 发射接收单元和测量探头-----------------------------------------------384.2.2 计算单元--------------------------------------------------------------------384. 3 系统组件电路连接--------------------------------------------------------------394.3.1 电路图--------------------------------------------------------------------------404.3.2 CAN BUS 接线选项----------------------------------------------------------404.3.3 计算单元电路连接-----------------------------------------------------------415 启动--------------------------------------------------------------------------------------47 5．1 准备--------------------------------------------------------------------------------47 5．2 发射接收单元和测量探头机械准备-----------------------------------------495.2.1 到货组件检查-----------------------------------------------------------------495.2.2 光学镜面清洗-----------------------------------------------------------------49 5．3 启动步骤--------------------------------------------------------------------------495.3.1 在探头安装发射接收单元--------------------------------------------------495.3.2 发射接收单元与探头连接--------------------------------------------------515.3.3 烟道外探头上发射接收单元光路准直-----------------------------------525.3.4 安装GM700和测量探头在烟道上---------------------------------------545.3.5 连接零点/校验气-------------------------------------------------------------555.3.6 开始操作模式-----------------------------------------------------------------56 5．4 GM700 操作----------------------------------------------------------------------575.4.1 控制-----------------------------------------------------------------------------575.4.2 操作功能键--------------------------------------------------------------------585.4.3 菜单结构-----------------------------------------------------------------------605.4.4 在计算单元上操作：举例--------------------------------------------------626 维护和维修-------------------------------------------------------------------------------65 6.1 故障排除------------------------------------------------------------------------------656.1.1 故障分类/可能效果------------------------------------------------------------656.1.2 集中监测和诊断系统----------------------------------------------------------656.1.3 计算单元的故障排除----------------------------------------------------------676.1.4 发射接收单元报警信息-------------------------------------------------------686.1.5发射接收单元错误信息------------------------------------------------------- 686.1.6 测量探头报警信息-------------------------------------------------------------716.1.7测量探头错误信息------------ -------------------------------------------------71 6．2 维护---------------------------------------------------------------------------------726.2.1 维护周期-------------------------------------------------------------------------727 技术数据--------------------------------------------------------------------------------75 7. 1 数据表-----------------------------------------------------------------------------757.1.1 GM700 系统组件-------------------------------------------------------------75 7．2 尺寸图----------------------------------------------------------------------------777.2.1 GM700 发射接收单元--------------------------------------------------------777.2.2 GPP测量探头-------------------------------------------------------------------787.2.3 法兰官的尺寸图和版本表---------------------------------------------------79 7.2.4 GM700 计算单元----------------------------------------------------------------79 7.2.5 CAN BUS连接终端箱----------------------------------------------------------80NH3分析仪系统描述 2 安装准备 3 系统组件安装 4 启动 5 维护与维修 6 技术数据71 安全说明描述在本手册的GM700 NH3分析仪的说明和指南适用于所有用户。
激光检测系统技术参数及指标
一、激光检测系统1.扫描激光器功能：用于产生波长可调谐的激光，对光器件的光谱进行精密测试技术参数及性能指标：1)波长可调范围：1560-1680 nm；2)波长分辨率：0.1 pm；3)波长绝对精度：±20 pm（全温度范围）/±15 pm(25℃)；4)波长重复性：±10 pm；5)波长稳定性：≤±5 pm；6)扫描速度：1~100 nm/s；7)输出光功率：≥10 dBm；8)相对强度噪声(RIN)：-145 dB/Hz (1 MHz-3 GHz)；9)光纤输出接口：FC/APC；10)光纤类型：SMF单模光纤；11)可以对输出激光进行LF调制，调制频率DC可达400 kHz；12)工作温度范围：15~35 ℃；13)供电：AC 100-240V±10%，50/60 Hz；14)具有功率监测功能。
2.拉曼光谱仪功能：用于拉曼光谱检测，通过分析拉曼光谱可检测食品中的黄曲霉毒素，及水果蔬菜表面的农药残留技术参数及性能指标：1)探测器：Hamamatsu S7031-1006 面阵制冷；2)光谱范围：200-2100 cm-1；3)量子效率：90%；4)积分时间：8 ms to 60 minutes；5)动态范围：~85000:1；6)信噪比：1000:1；7)光栅：GRATING_#H6；8)狭缝：用户可自行更换；9)分辨率：~ 6 cm-1；10)杂散光：<0.08% at 600 nm；0.4% at 435 nm；11)缓存：15000 光谱；12)光路：Symmetric crossed Czerny-Turner；13)探测器像素数：1024；14)光源：785 nm；15)工作温度：0-50°C；16)附件：搭配专用多功能测试支架；17)软件：开发软件和拉曼操作软件；18)连接头：SMA 906光纤接头。
3.拉曼探头功能：用于拉曼光谱检测，通过拉曼探头可以检测非浸入式的样品，实现光的输出和收集技术参数及性能指标：1)探头：阳极电镀铝探针，尺寸4.2"×1.5"×0.5" (107 mm×38 mm×12.7 mm)，1.5" (38mm)长非浸入式，不锈钢尖端；2)光谱范围：300 - 3900 cm-1；3)激发波长："785" (782 - 788 nm)；4)工作距离：7.5 mm (标准)；5)光纤配置：激发光纤105 µm，收集光纤200 µm；6)滤光效率：在激光波长处O.D>6；7)耐受温度：可耐受85°C；8)电缆长度：1~5 m；9)耦合系统：激发端FC/PC光纤接头；接收端SMA 905光纤接头。
染料激光器用
染料激光器的泵浦源
• 所有染料激光器都是用光泵抽运的，主要 要求光泵输出的波段接近染料的吸收峰。 能够用于泵浦染料激光器的种类很多，主 要有氮分子激光器(0.337µm)，红宝石激光 器(0.6943µm)，钕玻璃激光器(1.06µm)， 铜蒸气激光器(0.5106µm、0.5782µm)，准 分子激光器(主要在紫外区) 等。也可以像固 体激光器那样用氙灯抽运。
钠水扬酸盐
0.39～0.42
钠荧光素
0.52～0.57
POPOP
0.38～0.44
染料激光器的能级
• 这三部分能量都是量子化的。其中，电子 能量E电子的量子化间隔最大，约为几电子 伏特；振动能量E振动的量子化间隔约为 1/10eV；转动能量E转动的量子化间隔最小， 比振动能量的量子化间隔还要小两个数量 级。
染料激光器的能级
• 粗略地表示了染料分子能级图，其中，S0 是基态，S1 、S2是激发态度。 S0 、 S1 、 S2 之间的大间隔就是由于电子能量的量子 化形成的。 S0 、 S1 、S2 本身又是由许多 密集的振动转动能级组成的，其中粗实线 之间的间隔是由于振动能量的量子化形成 的。在原子光谱里，不同电子态（如S1 与 S0 ）之间的跃迁将产生由一簇密集的谱线 组成的谱带。