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光デバイス講座
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ガスを光で測定:メタンガスセンシング


光によるメタンガスセンシング

近年、地球環境に影響のある特定ガス成分の観測要求が高まっています。特に大気中のメタンは、地球温暖化に影響する要因の一つです。特定ガスの地球上での分布や時間的変動を調べることが要求され、高感度で遠隔からも検知できる測定法が求められています。レーザ吸収分光法によるガス検知は、遠隔から検知できるだけでなく、短時間で測定などの優位性のあるセンシング技術の一つです。


測定原理

ガス分子には、固有の赤外吸収スペクトル線がいくつか存在します。メタンを測定するガス検知器では、メタンの吸収波長であり、かつ、水蒸気などの他のガスの影響を受けない測定に適した波長(1653nm)を選択し、DFB-LDの発光波長をその波長に安定化させます。

メタンガス測定波長

次に、LDの発光波長を吸収線のピークを中心に10kHzで変調し空間へ照射します。そうすると、光強度に比例した1f(10kHz)成分の他に、光路中にメタンが存在する場合は、ガス吸収による2f(20kHz)成分が生成されます。ガス検知器は、その1f成分と2f成分を検知し、“2f/1f” でガス濃度を求めています。

メタンガスの検知方法

主なガスの吸収線波長

主なガスの吸収線波長
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アンリツのガスセンシング用光源

アンリツは光ファイバ通信用LDの設計・製造技術を有しており、これらの技術を元に、メタン検知器用のレーザダイオード(LD)を開発。材料にはInP基板上でInGaAsP4元混晶を発光層として用いるInGaAsP/InP系LDを使用しており、歪み量子井戸構造の微細構造を導入し、メタン吸収線の1.65μm帯LDを安定製造しています。また、発振波長設計が行いやすい構造であり、良好な単一モード光を得られるDFB-LDを採用し、内部回析格子の周期を微細加工して、メタン吸収線波長近傍に精密に調整されたLD製造を行っています。

様々な活用が期待されるガスセンシング

様々な活用が期待されるガスセンシング

アンリツのDFB-LD(分布帰還型レーザ) >

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