Desarrollo de un sistema de detección de metano utilizando un diodo láser de retroalimentación distribuida y una fibra de cristal fotónico de núcleo hueco
Autores: Li, Bin; Wang, Qingpeng; Wang, Qizheng; Huang, Yitong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Desarrollo de un sistema de detección de metano utilizando un diodo láser de retroalimentación distribuida y una fibra de cristal fotónico de núcleo hueco
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Láser de realimentación distribuida
Fibra de cristal fotónico de núcleo hueco
Señal óptica modulada
Información de concentración de gas
Longitud de onda central
Límite bajo de detección
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Se estableció experimentalmente un sistema altamente integrado de detección de metano utilizando un diodo láser de retroalimentación distribuida y una fibra de cristal fotónico de núcleo hueco. Los circuitos auto-desarrollados con un diodo láser y dispositivos ópticos esenciales se integraron en un instrumento que generaba una señal óptica modulada en una celda de gas acoplada a fibra que contenía la fibra de cristal fotónico de núcleo hueco. El instrumento también podía procesar la señal óptica de retorno que contenía la información de concentración de gas. Los experimentos demostraron el buen rendimiento del sistema desarrollado. En las pruebas de espectro, la longitud de onda central del diodo láser podía ser ajustada linealmente controlando la temperatura de funcionamiento del láser y la corriente de accionamiento. La señal de segundo armónico podía ser extraída para reflejar la concentración de gas. Según el método de desviación de Allan, se determinó que el límite de detección del sistema era de 29.52 ppm. Además, una prueba de estabilidad a largo plazo demostró que el sistema tiene un buen rendimiento estable. El sistema propuesto puede ser optimizado aún más para ser aplicado en campos de arrozales para detectar y monitorear la concentración de metano en una gran área utilizando las fibras ópticas.
Descripción
Se estableció experimentalmente un sistema altamente integrado de detección de metano utilizando un diodo láser de retroalimentación distribuida y una fibra de cristal fotónico de núcleo hueco. Los circuitos auto-desarrollados con un diodo láser y dispositivos ópticos esenciales se integraron en un instrumento que generaba una señal óptica modulada en una celda de gas acoplada a fibra que contenía la fibra de cristal fotónico de núcleo hueco. El instrumento también podía procesar la señal óptica de retorno que contenía la información de concentración de gas. Los experimentos demostraron el buen rendimiento del sistema desarrollado. En las pruebas de espectro, la longitud de onda central del diodo láser podía ser ajustada linealmente controlando la temperatura de funcionamiento del láser y la corriente de accionamiento. La señal de segundo armónico podía ser extraída para reflejar la concentración de gas. Según el método de desviación de Allan, se determinó que el límite de detección del sistema era de 29.52 ppm. Además, una prueba de estabilidad a largo plazo demostró que el sistema tiene un buen rendimiento estable. El sistema propuesto puede ser optimizado aún más para ser aplicado en campos de arrozales para detectar y monitorear la concentración de metano en una gran área utilizando las fibras ópticas.