Лазерные системы

Программно-аппаратная платформа для систем спектрального анализа
на основе перестраиваемых полупроводниковых лазеров

 

Совместно с Институтом Общей Физики РАН разработана программно-аппаратная платформа, которая предназначена для поддержания работы приборов и систем спектрального анализа на основе перестраиваемых полупроводниковых лазеров. Широкий спектральный диапазон, перекрываемый лазерами этого типа, и универсальность методов управления их спектральными параметрами позволяет в рамках единого инструментального подхода решать разнообразные и наиболее сложные задачи спектрального анализа газообразных молекул в многокомпонентных газовых смесях, включая атмосферный и выдыхаемый воздух. Основные области применений: молекулярная спектроскопия в ИК-диапазоне, химические технологии, контроль загрязнений атмосферы, диагностика компонентов низкотемпературной плазмы, биомедицинская диагностика, изотопический анализ.

Функциональность платформы

Цифровая программно-аппаратная платформа обеспечивает:

  • визуализацию и выбор безопасных параметров работы лазерной системы;
  • цифровые контроль и управление температурой лазерного источника;
  • цифровой выбор и поддержание с необходимой точностью режима генерации лазера, частотной перестройки, частотной и фазовой модуляции лазерного излучения;
  • цифровую многоканальную скоростную регистрацию лазерных спектров с необходимым временным разрешением и дискретностью оцифровки;
  • скоростную передачу, накопление и обработку больших массивов спектральных данных;
  • цифровую фильтрацию регистрируемых сигналов;
  • визуализацию регистрируемых сигналов;
  • выбор, изменение и применение различных сценариев и алгоритмов обработки спектральных данных;
  • реализацию различных сценариев проведения аналитических измерений;
  • вывод и визуализацию результатов обработки спектральных данных;
  • хранение и архивирование спектральных данных и результатов их обработки.

Основные характеристики системы

 Цифровая программно-аппаратная платформа, полностью поддерживающая работу спектральных и аналитических систем на основе перестраиваемых полупроводниковых лазеров, обладает следующими характеристиками:
Наименование характеристики  Значение 
стабильность температуры лазерного источника  лучше 10^(-3) градуса
воспроизводимость временных параметров токовой накачки лазера   на уровне 10^(-8)
 воспроизводимость амплитудных характеристик токовой накачки лазера  на уровне 10^(-6)
 длительность лазерных импульсов  от 10 мкс до 50 мс
 частота повторения лазерных импульсов  от 10 Гц до 10 кГц
 возможность дополнительной частотной и фазовой модуляции лазерного сигнала  (+)
 частота оцифровки лазерного сигнала  5*10 МГц
 дискретность оцифровки лазерного сигнала  16 Бит
 скорость обмена данными  более 400 Мбит/с
 регистрация всех лазерных импульсов без пропусков  (+)
 двухканальный режим регистрации в обоих каналах одновременно без снижения частоты оцифровки в каждом канале  (+)
 спектральное разрешение   лучше 10^(-3) см^(-1)
 скорость перестройки оптической частоты  102-104 см^(-1)/с
 время регистрации одного лазерного спектра  10^(-3) до 100 с
 возможность многократного аппаратного и программного накопления спектров  (+)
 синхронная обработка данных в режиме реального времени   (+)
 способность поддерживать работу перестраиваемых полупроводниковых лазеров с распределенной обратной связью, квантово-каскадных лазеров и лазеров с вертикальным резонатором  (+)
 способность обеспечить выбор и адаптацию алгоритмов обработки спектральных данных  (+)