zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences10.47612/0514-7506-2022-89-4-580-586zhps-1100Research ArticleСтатьиКвантово-каскадные лазеры среднего ИК-диапазона в компактных оптикоакустических газовых сенсорахMID-IR Range Quantum Cascade Lasers in Compact Optoacoustic Gas AnalyzersКолкерД. Б.KolkerD. B.

Новосибирск

Novosibirsk

dkolker@mail.ruШерстовИ. В.SherstovI. V.

Новосибирск

Novosibirsk

БойкоА. А.BoikoA. A.

Новосибирск

Томск

Novosibirsk

Tomsk

КостюковаН. Ю.KostyukovaN. Yu.

Новосибирск

Novosibirsk

ЕрушинЕ. Ю.ErushinE. Yu.

Новосибирск

Novosibirsk

ПавлюкА. В.PavluckA. V.

Новосибирск

Novosibirsk

Новосибирский государственный университет; Институт лазерной физики СО Российской АНNovosibirsk State University; Institute of Laser Physics Siberian Branch of Russian Academy of SciencesНовосибирский государственный университет; Институт лазерной физики СО Российской АН; Томский государственный университетNovosibirsk State University; Institute of Laser Physics Siberian Branch of Russian Academy of Sciences; Tomsk State UniversityНовосибирский государственный университет; Институт лазерной физики СО Российской АН; Новосибирский государственный технический университетNovosibirsk State University; Institute of Laser Physics Siberian Branch of Russian Academy of Sciences; Novosibirsk State Technical University202228072022894580586Copyright © Колкер Д.Б., Шерстов И.В., Бойко А.А., Костюкова Н.Ю., Ерушин Е.Ю., Павлюк А.В., 20222022Колкер Д.Б., Шерстов И.В., Бойко А.А., Костюкова Н.Ю., Ерушин Е.Ю., Павлюк А.В.Kolker D.B., Sherstov I.V., Boiko A.A., Kostyukova N.Y., Erushin E.Y., Pavluck A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1100

Рассматриваются режимы генерации квантово-каскадных лазеров для оптико-акустических сенсоров метана и аммиака, приводятся перестроечные и выходные характеристики данных лазеров в зависимости от тока и температуры. Представлены результаты экспериментов по исследованию концентрационной чувствительности разработанных на основе этих лазеров рабочих образцов приборов, готовых к испытаниям. Показано, что линейный динамический диапазон измерения концентрации метана с помощью исследуемого оптико-акустического газоанализатора составляет приблизительно четыре декады: от ~0.3 до ~2000—3000 ppm CH4.

The choice of the generation modes of quantum cascade lasers for optical-acoustic sensors of methane and ammonia is substantiated and the tuning and output characteristics of these lasers depending on the current and temperature are given. The results of experiments on studying the concentration sensitivity of working samples of devices developed on the basis of these lasers and ready for testing are presented. It is shown that the linear dynamic range of methane concentration measurement using the optoacoustic gas analyzer under study was approximately four decades: from ~0.3 to ~2000–3000 ppm CH4.

квантово-каскадный лазероптико-акустические сенсоры метана и аммиакаquantum cascade laseroptoacoustic sensors of methane and ammoniaReferencesP. L. Meyer, M. W. Sigrist. Rev. Sci. Instrum., 61 (1990) 1779, https://doi.org/10.1063/1.1141097P. L. Meyer, M. W. Sigrist. Rev. Sci. Instrum., 61 (1990) 1779, https://doi.org/10.1063/1.1141097E. Zanzottera. Critical Rev. Anal. Chem., 21, N 4 (1990) 279—319, https://doi.org/10.1080/10408349008051632E. Zanzottera. Critical Rev. Anal. Chem., 21, N 4 (1990) 279—319, https://doi.org/10.1080/10408349008051632В. П. Жаров, В. С. Летохов. Лазерная оптико-акустическая спектроскопия, Москва, Наука (1984) [4] Ю. Н. Пономарев, Б. Г. Агеев, М. В. Зигрист, В. А. Капитанов, Д. Куртуа, О. Ю. Никифорова. В сб. “Лазерная оптико-акустическая спектроскопия межмолекулярных взаимодействий в газах”, под ред. Л. Н. Синицы, Томск, РАСКО (2000)В. П. Жаров, В. С. Летохов. Лазерная оптико-акустическая спектроскопия, Москва, Наука (1984) [4] Ю. Н. Пономарев, Б. Г. Агеев, М. В. Зигрист, В. А. Капитанов, Д. Куртуа, О. Ю. Никифорова. В сб. “Лазерная оптико-акустическая спектроскопия межмолекулярных взаимодействий в газах”, под ред. Л. Н. Синицы, Томск, РАСКО (2000)F. J. M. Harren, S. M. Cristescu. Encyclopedia of Analytical Chemistry, John Wiley & Sons, Ltd. (2019), https://doi.org/10.1002/9780470027318.a0718.pub3F. J. M. Harren, S. M. Cristescu. Encyclopedia of Analytical Chemistry, John Wiley & Sons, Ltd. (2019), https://doi.org/10.1002/9780470027318.a0718.pub3A. Sampaolo, P. Patimisco, M. Giglio. Opt. Express, 24, N 14 (2016) 15872, https://www.researchgate.net/publication/304894937A. Sampaolo, P. Patimisco, M. Giglio. Opt. Express, 24, N 14 (2016) 15872, https://www.researchgate.net/publication/304894937H. Zheng, M. Lou, L. Dong. Opt. Express, 25, N 14 (2017) 16761, https://doi.org/10.1364/OE.25.016761H. Zheng, M. Lou, L. Dong. Opt. Express, 25, N 14 (2017) 16761, https://doi.org/10.1364/OE.25.016761H. Zheng, Y. Liu, H. Lin. Opt. Express, 28, N 13 (2020) 19446, https://doi.org/10.1364/OE.391322H. Zheng, Y. Liu, H. Lin. Opt. Express, 28, N 13 (2020) 19446, https://doi.org/10.1364/OE.391322F. Sgobba, A. Sampaolo, P. Patimisco. Photoacoustics, 25 (2022) 100318, https://doi.org/10.1016/j.pacs.2021.100318F. Sgobba, A. Sampaolo, P. Patimisco. Photoacoustics, 25 (2022) 100318, https://doi.org/10.1016/j.pacs.2021.100318M. Giglio, A. Zifarelli, A. Sampaolo. Photoacoustics, 17 (2020) 100159, https://doi.org/10.1016/j.pacs.2019.100159M. Giglio, A. Zifarelli, A. Sampaolo. Photoacoustics, 17 (2020) 100159, https://doi.org/10.1016/j.pacs.2019.100159X. Yin, H. Wu, L. Dong. ACS Sens., 5, N 2 (2020) 549—556, https://dx.doi.org/10.1021/acssensors.9b02448?ref=pdfX. Yin, H. Wu, L. Dong. ACS Sens., 5, N 2 (2020) 549—556, https://dx.doi.org/10.1021/acssensors.9b02448?ref=pdfA. A. Karapuzikov, I. V. Sherstov, D. B. Kolker. Phys. Wave Phenom., 22, N 3 (2014) 189, https://doi.org/10.3103/S1541308X14030054A. A. Karapuzikov, I. V. Sherstov, D. B. Kolker. Phys. Wave Phenom., 22, N 3 (2014) 189, https://doi.org/10.3103/S1541308X14030054NIST Standard Reference Database: http://webbook.nist.gov/chemistry/NIST Standard Reference Database: http://webbook.nist.gov/chemistry/Д. Б. Колкер, И. В. Шерстов, Н. Ю. Костюкова, А. А. Бойко, К. Г. Зенов, Р. В. Пустовалова.Д. Б. Колкер, И. В. Шерстов, Н. Ю. Костюкова, А. А. Бойко, К. Г. Зенов, Р. В. Пустовалова.Квант. электрон., 47, № 1 (2017) 14—19 [D. B. Kolker, I. V. Sherstov, N. Yu. Kostyukova, A. A. Boyko, K. G. Zenov, R. V. Pustovalova. Quantum Electron., 47, N 1 (2017) 14—19], https://doi.org/10.1070/QEL16238Квант. электрон., 47, № 1 (2017) 14—19 [D. B. Kolker, I. V. Sherstov, N. Yu. Kostyukova, A. A. Boyko, K. G. Zenov, R. V. Pustovalova. Quantum Electron., 47, N 1 (2017) 14—19], https://doi.org/10.1070/QEL16238I. V. Sherstov, D. B. Kolker, A. A. Boyko, V. A. Vasiliev, R. V. Pustovalova. Infrared Phys. Tech., 117 (2021) 103858I. V. Sherstov, D. B. Kolker, A. A. Boyko, V. A. Vasiliev, R. V. Pustovalova. Infrared Phys. Tech., 117 (2021) 103858I. V. Sherstov, D. B. Kolker. Quantum Electron., 50, N 11 (2020) 1063I. V. Sherstov, D. B. Kolker. Quantum Electron., 50, N 11 (2020) 1063

The authors declare that there are no conflicts of interest present.