Hannover 2013 – wissenschaftliches Programm

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Q: Fachverband Quantenoptik und Photonik

Q 37: Laser applications: Spectroscopy

Q 37.4: Vortrag

Mittwoch, 20. März 2013, 14:45–15:00, F 142

TDLAS Luftfeuchtemessungen mit extrem kurzer Zelle — •Alexander Hartmann¹, Robert Weigel¹ und Rainer Strzoda² — ¹Friedrich-Alexander-Universitaet Erlangen-Nuernberg, Lehrstuhl fuer technische Elektronik, Cauerstrasse 9, 91058 Erlangen — ²Siemens AG,Corporate Technology, Otto-Hahn-Ring 6, 81739 Muenchen

Diodenlaserspektroskopie für Gaskonzentrationsmessungen ermöglicht Sensoren mit hoher Stabilität, hoher Sensitivität sowie hoher Gasselektivität. Die notwendige Länge der optischen Zelle schränkt jedoch die Anwendung für kompakte Sensoren stark ein. Halbleiterlaser im Wellenlängenbereich um 1.85 µm sowie die dort auftretenden, starken Wasserabsorptionslinien bieten die Möglichkeit, Luftfeuchtesensoren mit optischen Pfaden kleiner 3 cm aufzubauen. Die maximale Auflösung kurzer Zellen ist neben Rauscheffekten auch durch optische Interferenzen, bedingt durch Mehrfachreflexion an gegenüberstehenden Oberflächen, begrenzt. In der vorliegenden Studie hat sich gezeigt, dass sich in diesen Zellen lediglich eine dominante Interferenzschwingung bildet. Basierend auf der Analyse des Fourier-Spektrums, stellen wir eine Methode vor, diese optischen Störungen aus dem Absorptionssignal zu eliminieren. Durch geeignete Wahl des Messfensters, besteht die Möglichkeit die Interferenzschwingung auf eine gewählte Harmonische zu legen, die Abweichung zu korrigieren und die Absorptionslinie ohne Störung zu rekonstruieren. Stabile Absorptionsergebnisse mit Abweichungen kleiner 2*10⁻⁴, entspricht ca. 1% relativer Luftfeuchte, gegenüber Phasenänderung der Interferenz und einer Interferenzamplitude von ca. 30% relativ zur Signalstärke wurden damit erzielt.