滨松开发“最小”波长扫描QCL激光器

2021-08-24 11:19

滨松公司利用其在微机电系统（MEMS）和光学安装技术方面的专业知识，开发了一种微型波长扫描量子级联激光器（QCL），其基底面仅为其先前QCL产品的1／150。

这一成就源于日本最大的国家研发机构新能源和工业技术开发组织（NEDO）支持的“检测极微弱信号以实现物联网社会的传感技术开发”项目。

将新的QCL与日本国家先进工业科学技术研究所（AIST）开发的驱动系统相结合，旨在帮助实现高速运行和简化外围电路设计，使QCL作为便携式分析仪的光源安装到设备中。滨松称，这将使分析仪体积小、重量轻，可以携带到任何地方。

该开发项目还旨在提高分析仪灵敏度，以检测二氧化硫（SO₂）和硫化氢（H₂），并简化维护。如此将使其能够用于长期稳定监测火山坑附近的火山气体成分。其他有希望应用的领域还包括检测化工厂和下水道的有毒气体泄漏，以及进行大气测量。

火山监测

预测火山爆发的技术通常依赖于监测火山气体中SO₂和H₂S的浓度，这些气体往往会在爆发前几个月上升。因此，大多数研究机构目前使用带有电化学传感器的气体分析仪，该传感器通过电极检测目标气体。研究人员在火山口附近安装这些气体分析仪，实时分析这些火山气体成分。

然而，由于电化学传感器的电极与火山气体紧密接触，性能恶化导致仪器使用寿命短。这些传感器需要持续维护，包括零件更换，这使得难以执行稳定的长期监控。

采用长寿命光源和光探测器的全光气体分析仪需要的维护较少，并且能够长期分析高灵敏度和高稳定性的气体成分。但由于光源占用大量空间，传统的全光学气体分析仪通常很大，使得在火山口附近安装这些分析仪很困难。

为了解决这个问题，从2020年起，作为NEDO支持的“发展探测极弱信号的传感技术以实现物联网社会”项目的一部分，滨松和AIST一直在开发全光结构的下一代火山气体监测系统。

滨松负责设计气体分析仪的微型光源。新的最小波长扫描QCL可以发射中红外光，同时在7μm－8μm范围内高速改变其波长。将这种新的QCL与AIST开发的驱动系统相结合，将有助于实现高速运行并简化外围电路设计，从而将其作为光源安装到便携式分析仪中。

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