Laboratorium Detekcji Promieniowania Optycznego

W Laboratorium Detekcji Promieniowania Optycznego prowadzone b臋d膮 prace naukowo-badawcze zwi膮zane z zaawansowanymi metodami detekcji promieniowania optycznego. Zakres bada艅 obejmuje szerok膮 gam臋 detektor贸w przystosowanych do rejestracji promieniowania pocz膮wszy od bliskiego nadfioletu a偶 do dalekiej podczerwieni. W obszarze zainteresowa艅 zespo艂u znajduj膮 si臋 zaawansowane metody detekcji, umo偶liwiaj膮ce skuteczn膮 rejestracj臋 sygna艂贸w optycznych w warunkach wyst臋powania szum贸w por贸wnywalnych, a cz臋sto przewy偶szaj膮cych amplitud臋 sygna艂u u偶ytecznego.

Zesp贸艂 pracownik贸w naukowo-badawczych posiada bardzo du偶e do艣wiadczenie w dziedzinie projektowania i optymalizacji stopni wej艣ciowych r贸偶nych typ贸w fotoodbiornik贸w. Zaowocowa艂o ono opracowaniem wielu prototyp贸w zintegrowanych modu艂贸w detekcyjnych przeznaczonych do r贸偶nych system贸w optoelektronicznych, mi臋dzy innymi pirometr贸w czy skaner贸w termalnych.

Badania skoncentruj膮 si臋 wok贸艂 ekstremalnie czu艂ych metod pozwalaj膮cych na wykrywanie i pomiar 艣ladowych ilo艣ci wybranych substancji i zwi膮zk贸w chemicznych. Pomiary wykonywane s膮 z wykorzystaniem r贸偶nych metod opartych o spektroskopi臋 wewn膮trz-rezonatorow膮. Ponadto prowadzone b臋d膮 prace maj膮ce na celu wdro偶enie system贸w 艂膮czno艣ci optycznej w otwartej przestrzeni. W obydwu obszarach wykorzystywane zostanie promieniowanie laserowe z zakresu widmowego od 0,4 mikrometra do 10 mikrometr贸w.

Do pomiar贸w spektroskopowych wykorzystane zostan膮 impulsowe lasery p贸艂przewodnikowe o widmie emisji dopasowanym do widm absorpcji wykrywanych substancji. Zasadnicz膮 trudno艣ci膮 w tego typu badaniach jest konieczno艣膰 posiadania odpowiedniej ilo艣ci 藕r贸de艂 promieniowania koherentnego niezb臋dnych do eksperymentalnej weryfikacji zaprojektowanego przyrz膮du. Zdecydowana wi臋kszo艣膰 wykorzystywanych pasm absorpcji le偶y w obszarze 艣redniej i dalekiej podczerwieni (3 do 10 mikrometr贸w). Jedynymi laserami p贸艂przewodnikowymi w tym zakresie s膮 lasery na studniach kwantowych (QCL). Lasery te s膮 dost臋pne od niedawna, co przek艂ada si臋 na stosunkowo du偶膮 niestabilno艣膰 parametr贸w pracy, znaczn膮 podatno艣膰 na uszkodzenia, oraz bardzo du偶膮 cen臋 sprzeda偶y. Z drugiej strony dob贸r 藕r贸d艂a promieniowania musi by膰 poprzedzony szczeg贸艂owymi analizami widma absorpcji wykrywanej substancji. W dost臋pnych bazach danych mo偶na spotka膰 zar贸wno widma eksperymentalne (zmierzone) jak i teoretyczne (obliczone). Widma eksperymentalne s膮 otrzymywane z okre艣lon膮 rozdzielczo艣ci膮 oraz s膮 obarczone b艂臋dem pomiarowym. Ponadto obydwa rodzaje danych odnosz膮 si臋 do substancji chemicznie czystych. Powoduje to konieczno艣膰 komponowania sk艂adu atmosfery, w kt贸rej wykonywane s膮 pomiary rzeczywiste, analizowania ewentualnych interferencji z widmami zak艂贸caj膮cymi wprowadzanymi przez inne zwi膮zki chemiczne oraz wyboru optymalnych pomiarowych pasm absorpcji. Przy czym nie ma 偶adnej mo偶liwo艣ci weryfikacji eksperymentalnej przyj臋tego modelu atmosfery.

Przewidziana do zastosowania metoda pozwala na precyzyjny pomiar koncentracji na poziomie poni偶ej 1 ppb, przy dopasowaniu pasma emisji 藕r贸d艂a do pasma absorpcji badanego medium. Zastosowanie przestrajalnego 藕r贸d艂a promieniowania laserowego pozwoli, bez 偶adnych dodatkowych modyfikacji, przekszta艂ci膰 zestaw miernika koncentracji w wysokoczu艂y spektrometr wykorzystuj膮cy metod臋 spektroskopii wewn膮trz-rezonatorowej.

Rozdzielczo艣膰 tego przyrz膮du uwarunkowana b臋dzie rozdzielczo艣ci膮 przestrajania 藕r贸d艂a, natomiast podzakres pomiarowy ograniczony b臋dzie w艂asno艣ciami zastosowanych element贸w optycznych. Ca艂kowity zakres pomiarowy odpowiada艂 b臋dzie zakresowi przestrajania 藕r贸d艂a.

Proponowany zestaw pomiarowy umo偶liwi precyzyjne pomiary widm absorpcji zar贸wno substancji chemicznie czystych jak i ich mieszanin (w szczeg贸lno艣ci pomiary absorpcji atmosfery zawieraj膮cej 艣ladowe ilo艣ci substancji niebezpiecznych).

Alternatywnym obszarem wykorzystania zastawu lasera przestrajalnego s膮 badania zwi膮zane z pomiarami charakterystyk widmowych detektor贸w promieniowania optycznego. W szczeg贸lno艣ci dotyczy to detektor贸w fotonowych.

Detektory wykorzystywane w 艂膮czno艣ci optycznej, opr贸cz widmowego dopasowania do 藕r贸d艂a promieniowania umieszczonego w nadajniku, powinny r贸wnie偶 charakteryzowa膰 si臋 wystarczaj膮co du偶ym pasmem przenoszenia sygna艂贸w koniecznym do zapewnienia odpowiedniej przepustowo艣ci 艂膮cza.

Ze wzgl臋du na bardzo kr贸tki czas trwania impuls贸w laserowych (20-40 ps) proponowany laser jest bardzo dobrym 藕r贸d艂em promieniowania do pomiaru charakterystyk cz臋stotliwo艣ciowych szerokiej gamy detektor贸w promieniowania optycznego.

Zarysowany powy偶ej program bada艅 obejmuje jedynie przedsi臋wzi臋cia zwi膮zane z zakresem realizowanych w zespole projekt贸w badawczych i rozwojowych. Nale偶y jednak podkre艣li膰, 偶e opisane stanowisko umo偶liwi wykonywanie pomiar贸w z zakresu absorpcyjnej spektroskopii laserowej oraz bada艅 okre艣laj膮cych pe艂ne charakterystyki widmowe i cz臋stotliwo艣ciowe (a cz臋艣ciowo energetyczne) detektor贸w promieniowania optycznego 鈥 na rzecz wsp贸艂pracuj膮cych uczelni instytut贸w czy te偶 firm z obszaru szeroko rozumianej optoelektroniki.

Wybrana aparatura losowo

oma5.jpg
Optolab
2012 Optolab - projekt POIG nr WND-POIG.02.01.00-14-095/09 - Laboratorium Detekcji Promieniowania Optycznego. Copyright - Jacek Kwiatkowski
Powered by Joomla 1.7 Templates