単一周波数 超低雑音&狭線幅 DFB ファイバレーザ : Koheras シリーズ

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光ガスセンシング

光ガスセンシングのイメージ

光ガスセンシングには、大きく分けてガスの吸光度を用いる種類と、ガスにレーザを照射しきに得られるラマン散乱光を用いる種類の2つがあります。共にガスの種類を検出し、対象ガスの濃度を計測します。検知対象ガスは、呼気、環境負荷ガス、可燃性ガス、有毒ガスなどです。

吸光度を計測するタイプのガスセンサは、光源、吸光システム、受光器(光フィルタを含む)からなります。一つの受光素子で複数のガスを検知しなければいけない場合は、受光器の前段に分光器が必要です。光源と受光器、 波長1-20umの赤外レーザが用いられます。検知対象ガスには、CO、CO2、メタン、Noxなどがあります。中でもCO、CO2、N2Oの吸収線は 2.0-2.5umにあり、またこの波長帯の水の吸収が小さいことから、2um帯のDFBレーザ等が用いられています。これらの赤外レーザには、レーザの線幅がガスの吸収線よりも狭いこと、ガスの吸収線幅以上の波長走査範囲、高い副モード抑圧比(SMSR)、小型、低消費電力であることが求められています。また、ガスセンサの研究開発では、波長2um以上でブロードなスペクトルを持つ光源が求められています。

ラマン散乱光を計測するタイプのガスセンサでは、可視の短波長レーザを用います。これは、ラマン散乱断面積が波長の四畳に反比例するためです。ラマン散乱光は非常に微弱であるため、光源には高出力なナノ秒パルスのYAGレーザなどが用いられます。検知対象ガスには、紫外~近赤外領域に大きな吸収を持たない水素などがあります。レーザ部とセンシング部を距離的に話すなど、使い勝手のよいシステムを組むときに、高出力レーザに対応できる中空コアファイバがあると非常に便利です。

ガスセンサの受光部にはフォトダイオードや、アバランシェフォトダイオードが用いられます。