Архитектура tdlas для далеко отстоящих друг от друга длин волн - RU2017118426A

1. Система для абсорбционной спектроскопии с перестраиваемыми диодными лазерами с далеко отстоящими друг от друга длинами волн, содержащая:

по меньшей мере первый и второй перестраиваемые диодные лазеры, причем первый перестраиваемый диодный лазер генерирует лазерный свет на первой длине волны, второй перестраиваемый диодный лазер генерирует лазерный свет на второй длине волны, причем лазерный свет первой и второй длин волн не может совместно распространяться на одной поперечной моде с одновременно высокой эффективностью по одномодовому оптическому волокну;

первое оптическое волокно, имеющее ближний конец и дальний конец, причем первое оптическое волокно оптически связано с первым перестраиваемым диодным лазером на ближнем конце, первое оптическое волокно является одномодовым оптическим волокном, выполненным с возможностью проводить свет на первой длине волны;

второе оптическое волокно, имеющее ближний конец и дальний конец, причем второе оптическое волокно оптически связано со вторым перестраиваемым диодным лазером на ближнем конце, второе оптическое волокно является одномодовым оптическим волокном, выполненным с возможностью проводить свет на второй длине волны;

волоконный жгут, содержащий дальние концы по меньшей мере первого и второго оптических волокон, причем дальние концы первого и второго оптических волокон зачищены от их соответствующих покрытий, и причем первая световедущая сердцевина первого оптического волокна и вторая световедущая сердцевина второго оптического волокна размещены их оболочками смежно друг другу с формированием жгутовой конфигурации;

одну или более подающих головок, содержащих передающую оптику, оптически связанную с первым и вторым перестраиваемыми диодными лазерами через дальние концы первого и второго оптических волокон оптоволоконного жгута, причем подающая головка выполнена с возможностью проецировать соответствующие пучки лазерного света от первой световедущей сердцевины и второй световедущей сердцевины, причем подающая головка ориентирована для проецирования соответствующих пучков от каждой из первой и второй световедущих сердцевин через зону измерения;

один или более датчиков, причем каждый датчик содержит, соответственно, по меньшей мере один фотодетектор, причем каждый из упомянутого по меньшей мере одного фотодетектора выполнен с возможностью регистрации оптической мощности света на первой и второй длинах волн; и

одну или более захватывающих головок, расположенных поперек зоны измерения на выбранном расстоянии от упомянутых одной или более подающих головок, причем упомянутая одна или более захватывающих головок оптически связана с соответствующей подающей головкой из упомянутых одной или более подающих головок для приема соответствующих пучков первой и второй световедущих сердцевин и направления соответствующих пучков на по меньшей мере один из упомянутых одного или более датчиков.

2. Система по п.1, причем упомянутая одна или более захватывающих головок дополнительно содержит:

приемную оптику; и

по меньшей мере один из упомянутого одного или более датчиков соответственно;

причем по меньшей мере одна из передающей оптики или приемной оптики выполнена с возможностью направления соответствующих пучков на упомянутый по меньшей мере один из упомянутых одного или более датчиков.

3. Система по п.1, дополнительно содержащая:

третий перестраиваемый диодный лазер, генерирующий лазерный свет на третьей длине волны;

третье оптическое волокно, имеющее ближний конец и дальний конец, причем третье оптическое волокно оптически связано с третьим перестраиваемым диодным лазером на ближнем конце, третье оптическое волокно является одномодовым оптическим волокном, выполненным с возможностью проводить свет на третьей длине волны;

причем волоконный жгут дополнительно содержит дальний конец третьего оптического волокна,

причем дальний конец третьего оптического волокна зачищен от его покрытия, и причем третья световедущая сердцевина третьего оптического волокна размещена ее оболочкой смежно с по меньшей мере одной из первой или второй световедущих сердцевин с формированием части жгутовой конфигурации; и

причем каждый из упомянутого по меньшей мере одного фотодетектора выполнен с возможностью регистрации оптической мощности света на третьей длине волны.

4. Система по п.3, причем жгутовая конфигурация представляет собой треугольную конфигурацию первой, второй и третьей световедущих сердцевин.

5. Система по п.1, причем выходы первого и второго перестраиваемых диодных лазеров переключаются в соответствии со схемой мультиплексирования с разделением по времени, причем лазерный свет только одной из первой или второй длин волн проецируется упомянутой одной или более подающими головками в данный момент времени.

6. Система по п.1, дополнительно содержащая первый оптический переключатель, связанный с дальним концом первого оптического волокна, и второй оптический переключатель, связанный дальним концом второго оптического волокна, причем первый и второй оптический переключатель предназначены для переключения их выходов последовательно между каждой из упомянутой одной или более подающих головок.

7. Система по п.1, дополнительно содержащая множество разделителей пучка, связанных с соответствующими дальними концами первого и второго оптических волокон, причем упомянутое множество разделителей пучка выполнено с возможностью выдачи света параллельно на каждую из упомянутых одной или более подающих головок.

8. Система по п.1, причем первая длина волны составляет около 760 нанометров, а вторая длина волны составляет около 2330 нанометров.

9. Система по п.1, дополнительно содержащая:

одну или более платформ подающих головок, каждая из упомянутой одной или более платформ подающих головок связана соответственно с каждой из упомянутой одной или более подающих головок, причем упомянутая одна или более платформ подающих головок или каждая связанная передающая оптика или подающая головка являются регулируемыми вдоль по меньшей мере двух осей степеней свободы;

множество управляющих устройств, связанных соответственно с каждой из упомянутой одной или более платформ подающих головок или с каждой связанной передающей оптикой или подающей головкой, причем управляющие устройства функционируют для активации каждой соответствующей платформы подающих головок или каждой связанной передающей оптики или подающей головки в по меньшей мере одной из упомянутых по меньшей мере двух осей степеней свободы;

электронный контроллер, связанный с упомянутым множеством управляющих устройств и выполненный с возможностью подачи сигналов управления на каждое из упомянутого множества управляющих устройств; и

систему управления, выполненную с возможностью выставления подающей головки из упомянутой одной или более подающих головок при выставлении с соответствующей захватывающей головкой из упомянутой одной или более захватывающих головок, причем система управления заставляет по меньшей мере одно управляющее устройство из упомянутого множества управляющих устройств, связанных с платформой подающих головок или каждой связанной передающей оптикой или с подающей головкой из выставляемых подающих головок, регулировать положение подающей головки, основываясь по меньшей мере частично на измерениях, принятых от фотодетектора соответствующей захватывающей головки у выставляемой подающей головки.

10. Система по п.9, дополнительно содержащая:

одну или более платформ захватывающих головок, причем каждая из упомянутой одной или более платформ захватывающих головок имеет приемную оптику, связанную соответственно с каждой из упомянутой одной или более захватывающих головок, причем упомянутая одна или более платформ захватывающих головок или каждая связанная приемная оптика или захватывающая головка являются регулируемыми вдоль по меньшей мере двух осей степеней свободы;

причем упомянутое множество управляющих устройств связаны соответственно с каждой из упомянутой одной или более платформ захватывающих головок или каждой связанной приемной оптикой или захватывающей головкой, причем управляющие устройства функционируют для активации каждой соответствующей платформы захватывающих головок или каждой связанной приемной оптики или захватывающей головки в по меньшей мере одной из упомянутых по меньшей мере двух осей степеней свободы; и

причем система управления выполнена с возможностью выставления захватывающей головки при выставлении упомянутой одной или более захватывающих головок с соответствующей подающей головкой из упомянутой одной или более подающих головок, причем система управления заставляет по меньшей мере одно управляющее устройство из упомянутого множества управляющих устройств, связанных с платформой захватывающих головок или каждой связанной приемной оптикой или захватывающей головкой из выставляемых захватывающих головок, регулировать положение захватывающей головки, основываясь по меньшей мере частично на измерениях, принятых от датчика из упомянутого одного или более датчиков соответствующей выставляемой захватывающей головки.

11. Подающая головка для абсорбционной спектроскопии с перестраиваемыми диодными лазерами с далеко отстоящими друг от друга длинами волн, содержащая:

корпус, выполненный с возможностью оптической связи с волоконным жгутом, содержащим дальние концы по меньшей мере первого и второго входных оптических волокон, причем первое входное оптическое волокно представляет собой одномодовое оптическое волокно, которое проводит лазерный свет на первой длине волны, а второе входное оптическое волокно представляет собой одномодовое оптическое волокно, которое проводит лазерный свет на второй длине волны, причем лазерный свет первой и второй длин волн не может совместно распространяться на одной поперечной моде с одновременно высокой эффективностью по одномодовому оптическому волокну;

причем дальние концы по меньшей мере первого и второго входных оптических волокон зачищены от их соответствующих покрытий, и причем первая световедущая сердцевина первого входного оптического волокна и вторая световедущая сердцевина второго входного оптического волокна размещены их оболочками смежно друг другу с формированием жгутовой конфигурации; и

передающую оптику, выполненную с возможностью проецирования соответствующих пучков лазерного света от каждой из упомянутой по меньшей мере первой и второй световедущих сердцевин через зону измерения;

причем корпус ориентирован так, что соответствующие пучки достигают захватывающей головки, расположенной поперек зоны измерения на выбранном расстоянии от корпуса.

12. Подающая головка по п.11, причем волоконный жгут дополнительно имеет дальний конец третьего входного оптического волокна, причем третье входное оптическое волокно представляет собой одномодовое оптическое волокно, которое проводит лазерный свет на третьей длине волны, причем дальний конец третьего оптического волокна зачищен от его покрытия, и причем третья световедущая сердцевина третьего входного оптического волокна размещена ее оболочкой смежно оболочке по меньшей мере одной из первой или второй световедущих сердцевин, формируя часть жгутовой конфигурации.

13. Подающая головка по п.12, причем жгутовая конфигурация представляет собой треугольную конфигурацию первой, второй и третьей световедущих сердцевин.

14. Подающая головка по п.11, причем корпус связан с платформой подающих головок, причем платформа подающих головок связана с подающей головкой с по меньшей мере одной из платформы подающих головок, передающей оптики или подающей головки, регулируемой вдоль по меньшей мере двух осей степеней свободы, причем управляющее устройство связано с по меньшей мере одной из платформы подающих головок, передающей оптики или подающей головки, причем управляющее устройство функционирует для активации упомянутой по меньшей мере одной из платформы подающих головок, передающей оптики или подающей головки в по меньшей мере одной из упомянутых по меньшей мере двух осей степеней свободы, и причем система управления выполнена с возможностью выставления подающей головки с соответствующей захватывающей головкой, причем система управления заставляет управляющее устройство регулировать положение упомянутой по меньшей мере одной из платформы подающих головок, передающей оптики или подающей головки по меньшей мере частично по измерениям, принятым от фотодетектора соответствующей захватывающей головки.

15. Подающая головка по п.11, причем лазерный свет от первого и второго входных оптических волокон переключается в соответствии со схемой мультиплексирования с разделением по времени, причем лазерный свет только на одной из первой или второй длин волн проецируется в данный момент времени.

16. Подающая головка по п.11, причем первая длина волны составляет примерно 760 нанометров, а вторая длина волны составляет примерно 2330 нанометров.

17. Способ лазерной спектроскопии с перестраиваемыми диодными лазерами с далеко отстоящими друг от друга длинами волн, содержащий:

генерацию первого лазерного пучка с первой длиной волны;

генерацию второго лазерного пучка со второй длиной волны;

проведение первого лазерного пучка по первому одномодовому оптическому волокну и второго лазерного пучка по второму одномодовому оптическому волокну, причем лазерный свет первой и второй длин волн не может совместно распространяться на одной поперечной моде с одновременно высокой эффективностью по одномодовому оптическому волокну;

зачистку дальних концов первого и второго одномодового оптического волокна от их соответствующих покрытий;

размещение первой световедущей сердцевины первого одномодового оптического волокна его оболочкой смежно с оболочкой второй световедущей сердцевины второго одномодового оптического волокна с формированием жгутовой конфигурации;

формирование оптоволоконного жгута из жгутовой конфигурации первой и второй световедущих сердцевин;

передачу с помощью подающей головки соответствующих пучков лазерного света от каждой из первой и второй световедущих сердцевин оптоволоконного жгута через зону измерения;

прием каждого соответствующего пучка в захватывающей головке, расположенной поперек зоны измерения на выбранном расстоянии от подающей головки;

регистрацию в захватывающей головке оптической мощности света на каждой из первой и второй длинах волн; и

определение концентрации целевых веществ, имеющих линию поглощения на первой и второй длинах волн.

18. Способ по п.17, дополнительно содержащий:

регулировку одного или более параметров сгорания на основании относительной концентрации целевых веществ в зоне измерения.

19. Способ по п.17, дополнительно содержащий:

регулировку ориентации подающей или захватывающей головки на основании по меньшей мере частично зарегистрированной оптической мощности лазерного света.

20. Способ по п.17, дополнительно содержащий переключение выхода первого и второго лазерных пучков в соответствии с мультиплексированием с разделением по времени, причем лазерный свет только на одной из первой или второй длин волн передается в данный момент времени.