[实用新型]一种激光有源一体化光声池

说明书

本实用新型公开了一种激光有源一体化光声池，包括一个一体成型的本体，本体的中部设有空腔构成光声池腔，光声池腔上设有气口；本体的前端设有与光声池腔连通的激光器腔，激光器腔内设有激光器，激光器腔与光声池腔共同构成光声气室，光声气室的谐振点处设有麦克风。本实用新型的激光有源一体化光声池采用光声池腔与激光器腔一体化成型技术，确保激光器的输出光能按预设路径准确射入到光声池中，省去了光准直、耦合等中间环节，大大简化了光束调整结构，提高了注入光功率，实现了气室小型化和稳定性的提升。

技术领域

本实用新型涉及气体检测技术领域，具体涉及一种激光有源一体化光声池。

背景技术

近年来，伴随着光通信产业的成熟与壮大，大批高性能光器件的成本不断降低。尤其是近红外通信波段(800～1700nm)的半导体DFB激光器，其输出功率和线宽特性都得到极大提升，使得实现现代工业应用所急需的高精度和在线监测成为可能。光声光谱技术是一种无背景信号的检测技术，具有不消耗气样、灵敏度高、检测时间短、便于现场检测等优点，对于浓度很低的样品气体，仍然可以获得较高的灵敏度。例如，近红外窄线宽DFB半导体激光器结合光声光谱技术能够实现优于ppb级别的气体实时测量。虽然目前某些气体在近红外波段无明显吸收峰，但是中红外区域的量子级联激光器的量产为这些气体实现高灵敏度的检测提供了新的助力。

现阶段，ppb-ppm级微量特征气体浓度的检测主要采用气相色谱法。气相色谱法的标准操作流程包括：色谱柱气体组分分离(解决电化学方法的交叉敏感问题)——电化学浓度检测。这种检测方式操作繁琐、周期长、且色谱柱属于耗材需定期更换。其他检测方法，如半导体气敏传感器和傅里叶红外光谱技术，均存在抗干扰能力差，缺乏实时性等缺陷，因此无法广泛投入工业现场应用。

光声光谱气体检测技术具有灵敏度高(实验室单气体检测精度达ppt量级)、实时性好等优点，在工业领域具有极大的发展潜力。在前期光声光谱技术研发过程中，我们发现其核心部分——光声气室的结构设计与优化对提升光声检测系统的灵敏度、稳定性和结构小型化起着决定性作用。在保证系统灵敏度的前提下，光声气室的小型化是减少检测耗气量、提高响应速度的主要途径。而小的共振腔(直径2mm)需要激光器输出光束直径和固定工艺(光束与谐振腔轴线平行)的保证，以及满足谐振腔内壁加工精度的要求，而目前比较通用的半导体激光器加光纤准直器输出的结构，对光束平行度及其准直工艺提出了较高的要求，限制了气室的小型化。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种激光有源一体化光声池，解决现有光声气室/气体池存在的光源耦合与光束调整工艺复杂、稳定性差的问题。

本实用新型提供了一种激光有源一体化光声池，包括一个一体成型的本体，本体的中部设有空腔构成光声池腔，光声池腔上设有气口；本体的前端设有与光声池腔连通的激光器腔，激光器腔内设有激光器，激光器腔与光声池腔共同构成光声气室，光声气室的谐振点处设有麦克风。

进一步地，激光器为输出脉冲可调的激光器。

进一步地，气口为2个。

进一步地，激光器通过密封件固定在所述的激光器腔中。

进一步地，光声池腔为哑铃型或柱形结构。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的激光有源一体化光声池采用光声池腔与激光器腔一体化成型技术，确保激光器的输出光能按预设路径准确射入到到光声池中，省去了光准直、耦合等中间环节，大大简化了光束调整结构，提高了注入光功率，实现了气室小型化和稳定性的提升。

进一步地，激光器为输出脉冲可直接调制的激光器，利用激光器调频技术，实现了光脉冲的直接输出，有效避免了机械斩波器的使用。使光源频率与光声气室的谐振频率匹配，从而获得更大的输出信号，提高系统的灵敏度和准确性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的激光有源一体化光声池的结构示意图。