[实用新型]一种光纤半导体激光气体分析仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光技术检测领域，尤其涉及一种光纤半导体激光气体分析仪。

背景技术

半导体激光气体分析系统是一种以半导体激光器作为光源的光电检测系统，其测量精度高、响应速度快，因此在现代工业、科研、环保等领域得到越来越广泛的应用。此类分析系统的工作原理一般是从半导体激光器发射激光光束穿过待测气体，光束与待测气体发生光谱吸收，然后被光电接收装置收集和接收，所获得的测量信号被传送到分析处理单元，分析处理单元对测量信号进行数据采集和光谱计算，实现气体浓度的测量。其中，半导体激光器的好处是体积小，重量轻，发光效率高，发出的激光光束易调制，容易集成，但也存在一定的缺陷：光束的发散角较大(一般在几度到20度之间)，在方向性、单色性和相干性等方面较差，穿过待测气体后单一性较差，影响了光谱的吸收，降低了测量准确度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种光纤半导体激光气体分析仪，利用光线耦合提高光束的单一性，可有效提高光谱的吸收和测量准确度。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种光纤半导体激光气体分析仪，包括半导体激光器、待测气室、分析控制器，其特征是：还包括光纤耦合器和光电传感器，所述的光纤耦合装置包括光纤耦合接头、光纤插孔和光纤耦合器，半导体激光器与光纤耦合接头相连接，待测气室的一端通过光纤连接到光纤插孔上，另一端与光电传感器的输入端相连接，光电传感器的输出端与分析控制器相连接；半导体激光器发出的激光通过光纤耦合接头进入光纤耦合装置，被耦合部分聚焦耦合形成光束，通过光纤插孔进入光纤。

可选地，所述的光纤耦合器包括准直透镜和离轴透镜，半导体激光器发出的激光依次通过准直透镜和离轴透镜被聚焦耦合；所述的光纤耦合器也可以采用锥端球面微透镜，半导体激光器发出的激光通过锥端球面微透镜聚焦耦合。

本实用新型可做进一步改进，所述的待测气室包括进气口和出气口，待测气室的一端设有一小孔，其孔径与光纤外径相同，用于连接光纤；所述待测气室的进气口和出气口可设在待测气室的同一侧，也可设在待测气室的不同侧。

本实用新型工作原理如下：

半导体激光器发出激光，经过光纤耦合装置聚焦耦合形成光束，然后进入光纤并被传至待测气室，光束进入测量气室后与测量气体发生光谱吸收，经光电传感器接收，再经分析控制器进行光谱计算，实现对气体浓度的测量。

由上可见，与现有技术相比，本实用新型有如下有益效果：

(1)本实用新型中半导体激光器发出的激光在进入待测气体之前先经过光纤耦合装置进行耦合，耦合后光束的单一性较强，进入测量气室后可有效地提高其被吸收率，进一步提高测量准确度；

(2)本实用新型中光纤耦合器采用准直透镜和离轴透镜时，半导体激光器发出的激光可很好地与光纤达到模式匹配，提高了耦合效率和耦合后光束的单一性；

(3)本实用新型中光纤耦合器采用锥端球面微透镜时，光纤耦合率可高达80％，耦合后光束单一性极高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1为本实用新型实施例之一的结构示意图；

图2为本实用新型实施例之一中光纤耦合装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例之一中待测气室的结构示意图；

图4为本实用新型实施例之二的结构示意图；

图5为本实用新型实施例之三的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

实施例一

如图1所示为本实用新型所述的一种光纤半导体激光气体分析仪的实施例一，包括半导体激光器1、待测气室2、分析控制器，以及光纤耦合装置4和光电传感器5，光纤耦合装置包括光纤耦合接头41、光纤插孔42和光纤耦合器43，半导体激光器1与光纤耦合接头41相连接，待测气室2的一端通过光纤6连接到光纤插孔42上，另一端与光电传感器5的输入端相连接，光电传感器5的输出端与分析控制器3相连接；半导体激光器1发出的激光通过光纤耦合接头41进入光纤耦合装置4，被光纤耦合器43聚焦耦合形成光束，通过光纤插孔42进入光纤。