[实用新型]一种内置分光器的参考气室光电探测器

说明书

本实用新型涉及一种内置分光器的参考气室光电探测器，包括第一参考光电探测器、光纤分光准直器；所述光纤分光准直器通过耦合固定组件耦合固定在所述第一参考光电探测器上；所述第一参考光电探测器包括TO封装的光电探测器及参考气室，参考气室内填充有参考气体；光纤分光准直器包括入射光纤、第一反射光纤、自聚焦透镜；所述自聚焦透镜出光端面镀制有分光用的半透半反膜；所述入射光纤和第一反射光纤穿过所述光纤固定玻璃管耦合固定在自聚焦透镜入光端面附近，并与所述自聚焦透镜的入光端面配置为偏轴耦合方式。本实用新型通过集成分光器进行分束或分波，以方便、灵活地实现参考测量一体化探测器、多气体检测用带参考气室探测器。

技术领域

本实用新型属于气体检测领域，特别涉及一种内置分光器的参考气室光电探测器。

背景技术

TDLAS技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，可调谐半导体激光吸收光谱)是基于可调谐二极管激光器，利用被测气体分子的“选频”特性，实现对被测气体特征的测量。该技术成功规避了其他无关气体组分的干扰，成为当前精准实时要求高的在线气体检测系统的优选方案。同时其响应速度快，测量门限低、可同时分析多种气体成分，主要包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧气、氨气等气体。

在基于TDLAS技术的气体含量实时在线式检测系统中，若要实现高精度地准确性测量，必须保证激光中心波长锁定在被测气体红外吸收的中心波长位置。因此需要采用参考气室及参考光路以实现主动跟踪反馈激光中心波长变化的功能。

然而，目前带参考气室的TDLAS气体在线监测系统光路中的参考气室光电探测器、测量功能光电探测器以及光分路器，均为互相独立的分离式结构，这种分离式的气体监测系统，主要存在以下几种问题：

1、光学链路中参考气室探测器中的光反射所造成的系统噪声大、零点漂移、系统示值稳定性差的技术问题。

2、单气体检测系统中光学链路中所有光学器件均为分离器件，且无模块化集成化设计，造成的链路接头多，光噪声大、系统成本高的技术问题。

3、多气体组分的TDLAS激光测试系统中，每种气体都使用独立的激光器、参考气室探测器、测量探测器、气室。光路完全分离的，无模块化设计，其成本造价高，几乎等于几套单独的检测仪成本之和，并且其体积大，结构松散，结构可靠性差，便携性差，且不利于检修维护。

发明内容

为了解决现有气体在线监测仪中存在的上述光学链路光噪声大、系统零点不稳定、示值稳定性较低、光器件繁杂分离、可靠性低、体积大和成本昂贵的技术问题；本实用新型使用先进的抗反射光路设计模型，以及模块化产品设计思路，提供了一种内置分光器的参考气室光电探测器，包括第一参考光电探测器、光纤分光准直器；所述光纤分光准直器通过耦合固定组件耦合固定在所述第一参考光电探测器上；所述第一参考光电探测器包括TO封装的光电探测器及参考气室，所述参考气室内填充有参考气体；所述光纤分光准直器包括入射光纤、第一反射光纤、自聚焦透镜；所述自聚焦透镜出光端面镀制有分光用的半透半反膜；所述入射光纤和所述第一反射光纤穿过所述光纤固定玻璃管耦合固定在自聚焦透镜入光端面附近，并与所述自聚焦透镜的入光端面配置为偏轴耦合方式；从所述入射光纤入射的部分光束通过所述自聚焦透镜准直后入射到所述第一参考光电探测器内，另一部分光束经所述自聚焦透镜出光端面的半透半反膜反射后耦合进所述第一反射光纤。

在上述技术方案中，在所述入射光纤、第一反射光纤、自聚焦透镜、光纤固定玻璃管所组成的光路外部同轴固定罩设有保护套管。

在上述技术方案中，所述TO封装的光电探测器包括光电二极管芯片、第一TO管帽、TO管座、TO管体、热沉垫块；所述光电二极管芯片固定在热沉垫块上，所述热沉垫块固定在所述TO管座上，所述第一TO管帽罩设在所述TO管座上，所述TO管体罩设在所述TO管座上、与所述TO管帽同轴放置；所述TO管座与所述TO管帽合围的内封闭空间为所述参考气室。