专利名称：一种光纤半导体激光气体分析仪的制作方法
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i普吸收，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4寺测气室的不 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镨计算，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釆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。
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l、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。
在本实施例中，光纤耦合器43采用准直透镜431和离轴透镜432，半导 体激光器1发出的激光依次通过准直透镜431和离轴透镜432被聚焦耦合形成光束；待测气室2包括进气口 21和出气口 22，待测气室2的一端设有一 小孔23，其孔径与光纤6的外径相同，用于连接光纤6，待测气室2的进气 口 21和出气口 22i殳在4寺测气室2的同一侧。
在实际使用时，半导体激光器l发出发射激光，经过光纤耦合装置4(依 次经过准直透镜431和离轴透镜432)耦合形成一条光束(多条光束)，然后 进入光纤6并被传送至待测气室2内， 一条或多条光纤进入测量气室2后与 测量气体发生光谱吸收，经光电传感器5接收，再进入分析控制器进行光谱 计算，实现对气体浓度的测量。
实施例二
如图4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 例二，与实施例一不同的是，本实施中光纤耦合器43采用锥端球面微透镜433， 半导体激光器1发出的激光通过锥端球面微透镜433聚焦耦合，光纤耦合率 可高达80%。
实施例三
如图5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 例三，与实施例一不同的是，本实施例中待测气室2的进气口 21和出气口 22 分别设在待测气室2的两侧。
以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应 用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实 施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域 的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式
以及应用范围上 均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制
权利要求1、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装置和光电传感器，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。
2、 根据权利要求1所述的一种光纤半导体激光气体分析仪,其特征是 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。
3、 根据权利要求1所述的一种光纤半导体激光气体分析仪，其特征是 所述的光纤耦合器包括锥端球面微透镜，半导体激光器发出的激光通过锥端 球面微透镜聚焦耦合。
4、 根据权利要求1所述的一种光纤半导体激光气体分析仪，其特征是 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。
5、 根据权利要求1或4所述的一种光纤半导体激光气体分析仪，其特 征是所述待测气室的进气口和出气口设在待测气室的同 一側。
6、 根据权利要求1或4所述的一种光纤半导体激光气体分析仪，其特 征是所述待测气室的进气口和出气口设在待测气室的不同侧。
专利摘要本实用新型涉及激光技术检测领域，公开了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，以及光纤耦合装置和光电传感器，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。本实用新型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。
文档编号G01N21/39GK201429565SQ20092005871
公开日2010年3月24日 申请日期2009年6月18日 优先权日2009年6月18日
发明者石兆奇 申请人:石兆奇