[發(fā)明專利]一種低噪聲光纖氣室及其調(diào)試方法

在審

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• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN112881335A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚強(qiáng);張施令;李龍
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院;河南省日立信股份有限公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/01
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

一種低噪聲光纖氣室，包括長度方向沿左右方向設(shè)置的氣室腔體，氣室腔體上設(shè)有氣體擴(kuò)散孔，氣室腔體左端設(shè)有兩個準(zhǔn)直器安裝孔，兩個準(zhǔn)直器安裝孔的中心線均平行于氣室腔體沿左右方向的中心線，一個準(zhǔn)直器安裝孔內(nèi)設(shè)有入射準(zhǔn)直器，另一個準(zhǔn)直器安裝孔內(nèi)設(shè)有出射準(zhǔn)直器，氣室腔體右端內(nèi)壁設(shè)有反射鏡片。本發(fā)明光學(xué)噪聲低的原因：單光纖氣室，之所以會引入較大的光學(xué)噪聲，原因是必須使用環(huán)形器或者分束器，環(huán)形器和分束器不能完全隔絕發(fā)出的激光，部分光通過光纖導(dǎo)入到激光器，繼而導(dǎo)致激光器不能鎖定激光器波長。而本發(fā)明氣室腔體使用兩個準(zhǔn)直器，分別用于激光發(fā)射與激光接收，無激光返回激光器，能有效減小光學(xué)噪聲。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低噪聲光纖氣室及其調(diào)試方法。

背景技術(shù)

可調(diào)諧激光吸收光譜氣體檢測中，氣體吸收池非常重要，一般設(shè)置一個光學(xué)氣體吸收池，引入一路激光信號，激光經(jīng)過光學(xué)氣體吸收池單次吸收或多次反射吸收后射向光電二極管，轉(zhuǎn)換為電信號。但在一些有防爆要求、腐蝕性氣體環(huán)境、高溫環(huán)境中，無法設(shè)置光電檢測器，需要使用光纖傳感氣室。這種吸收氣室一般設(shè)置一根光纖，導(dǎo)入激光至吸收氣室，經(jīng)過單次或者多次反射后最終又返回至光纖中，以光信號返回至檢測主機(jī)再轉(zhuǎn)換為電信號，利用激光在光纖中傳輸過程不受高溫影響、不受電磁干擾、不引入電信號的特點，應(yīng)用到特殊場合。

現(xiàn)有的氣體吸收池通常是采用單光纖結(jié)構(gòu)光學(xué)氣體吸收池，激光由檢測主機(jī)調(diào)制后發(fā)出，可經(jīng)過氣體吸收后直接聚焦至光纖芯經(jīng)內(nèi)，通過光纖傳輸后，在設(shè)備主機(jī)端使用光電轉(zhuǎn)換器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，在光學(xué)氣體吸收池中完成光譜吸收過程，使用同一根光纖傳輸兩個方向的激光，在串接在光路中的環(huán)形器或者分束器等光學(xué)器件中會引起光學(xué)干涉。光學(xué)干涉會在光電信號檢測時，在檢測原始數(shù)據(jù)上疊加有干涉條紋，這些干涉條紋對檢測原始數(shù)據(jù)是無用的噪聲，會降低檢測系統(tǒng)的檢測能力。另外，由于光纖的芯經(jīng)一般只有0.1um左右，在光學(xué)氣體吸收池中，需要將激光光束最終光纖通過準(zhǔn)直器匯聚到光纖芯經(jīng)中，系統(tǒng)容錯性能非常小，調(diào)整難度非常大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種體積小、便于光路調(diào)試、光學(xué)噪聲低的低噪聲光纖氣室及其調(diào)試方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種低噪聲光纖氣室，包括長度方向沿左右方向設(shè)置的氣室腔體，氣室腔體上設(shè)有氣體擴(kuò)散孔，氣室腔體左端設(shè)有兩個準(zhǔn)直器安裝孔，兩個準(zhǔn)直器安裝孔的中心線均平行于氣室腔體沿左右方向的中心線，一個準(zhǔn)直器安裝孔內(nèi)設(shè)有入射準(zhǔn)直器，另一個準(zhǔn)直器安裝孔內(nèi)設(shè)有出射準(zhǔn)直器，氣室腔體右端內(nèi)壁設(shè)有反射鏡片。

入射準(zhǔn)直器通過入射光纖與激光發(fā)射器連接，出射準(zhǔn)直器通過出射光纖與檢測主機(jī)連接。

一種低噪聲光纖氣室的調(diào)試方法，包括以下步驟：

（1）使用小型調(diào)整架將入射準(zhǔn)直器與反射鏡片左右相對設(shè)置固定好，通過激光發(fā)射器將可見光導(dǎo)入入射光纖，使入射光通過入射準(zhǔn)直器發(fā)出入射光射到反射鏡片；

（2）將入射準(zhǔn)直器安裝到氣室腔體的一個準(zhǔn)直器安裝孔內(nèi)，使用固化膠液將入射準(zhǔn)直器與氣室腔體固化到一起；將出射準(zhǔn)直器安裝到氣室腔體的另一個準(zhǔn)直器安裝孔內(nèi)

（3）調(diào)整反射鏡片，調(diào)整反射光方向射向出射準(zhǔn)直器中心；使用光功率計或者光電二極管連接出射光纖，調(diào)整過程中使光功率計或者光電二極管信號達(dá)到最強(qiáng)；

（4）出射光纖連接紅光發(fā)射器，通過出射準(zhǔn)直器使得紅光射向反射鏡片，并調(diào)整出射光線方向，使得出射準(zhǔn)直器發(fā)出的紅光能夠通過反射鏡片射向入射準(zhǔn)直器；使用光功率計或者光電二極管連接入射光纖，調(diào)整過程中使光功率計或者光電二極管信號達(dá)到最強(qiáng)；

（5）重復(fù)步驟（3）和步驟（4），使得出射光強(qiáng)度達(dá)到極大值；

（6）使用固化膠液，將出射準(zhǔn)直器與氣室腔體固化到一起；

（7）使用固化膠液，將反射鏡片與氣室腔體固化到一起；

（8）等待膠液固化完成，即完成雙光纖低干涉噪聲氣室調(diào)整。