半导体激光吸收光谱测量仪器及应用软件平台.doc

半导体激光吸收光谱测量仪器及应用软件平台 目录 一、核心产品及技术的基本情况 3 二、项目优势 4 A、技术领先优势 5 B、市场竞争优势 6 C、可持续发展优势 7 三、公司发展规划 8 Fd. Photonics Inc.(以下简称“FPI”)为注册成立于美国加州硅谷的高科技公司，从事研发各种基于半导体激光器的有较大商业潜力的的光电技术产品。该公司最近开发出国际领先的半导体激光吸收光谱测量仪器产品。 半导体激光器具有价格低、性能好、寿命长和使用方便等优点，在所有激光器中发展最快和应用最广。各工业发达国家都非常重视半导体激光器应用的产业化发展，而中国在这方面的研究和产业化还基本上是一个空白。FPI将以半导体激光吸收光谱测量仪器及其通用应用软件平台这一国际领先和国内独有的系列产品高起点地进入和发展中国的半导体激光器应用这一产业，跨跃式地提升国内这一产业的发展水平，并积极参与和赢得国际竞争。在集中资源优先发展半导体激光吸收光谱测量仪器及应用软件平台这一高新技术项目并打响公司的品牌后，公司将迅速开拓发展其它具有较大市场容量的光机电一体化产品和科学仪器的通用应用软件平台。公司的成立和迅速发展必将产生较大的社会和经济效益，并给投资方带来丰厚的回报。 一、核心产品及技术的基本情况 项目核心产品为基于半导体激光器的吸收光谱传感器和相关应用软件(图1)。核心技术可用来(同时)测量各种压力和温度条件下的各种气体成分浓度、液体成分浓度、悬浮颗粒浓度和尺度分布、气体温度和气体速度等重要物理参量。由此核心技术可开发出很多针对不同特定市场的测量仪器，在石油炼化、航空航天、钢铁、制药和微电子等工业行业，以及在医疗卫生、环境保护和科学研究等领域都有着广泛的应用前景。半导体激光吸收光谱测量仪器的气体浓度测量范围为1ppm以下到100%，温度测量范围为200K 到5000K以上，速度测量范围为0.1米/秒到10千米/秒以上。相应的通用应用软件开发平台主要包括通用硬件接口模块、数据处理分析模块、数据管理模块、反馈控制模块和虚拟仪器操作界面模块。基于该软件平台，股份公司可以快速灵活地为不同应用领域的不同客户配置针对性的、功能强大和使用方便的仪器或测量控制平台。 图1 项目核心产品和服务 半导体激光吸收光谱检测技术的原理非常简单。以各种气体测量为例(图2)，当一束特定波长的激光通过待测气体后，部分激光能量被气体吸收，激光强度会有一些衰减，此激光强度衰减量与激光束光路长度和气体浓度成正比。因此，在知道光路长度的条件下，激光束通过路程内的气体平均浓度可通过测量激光束强度的衰减量来获得。 由于半导体激光器的强度噪音非常低，可检测非常小的衰减量 (0.0001%)；也就是说非常低浓度的气体造成的微小激光强度衰减即可被检测。因此，仪器有很高的灵敏度。另外，不同气体吸收不同波长的光辐射。为测量某一气体，可选择某一波长的激光，该激光只被这一气体吸收。因此，此类仪器的特定性非常好，不存在对其它气体的交叉敏感。 图2 基本测量原理示意图 不同波长激光束通过被测气体时有不同的强度衰减，它们的衰减程度差异与被测气体的温度有关系。因此，通过比较两束不同波长激光束的衰减可测量气体温度。这种原理的温度测量仪器特别适用于高温场合，如燃烧器，高温化学反应装置，炼钢炉，各类引擎(包括火箭和导弹发动机，航空发动机，汽车发动机等)和等离子体装置。 当被测气体相对于激光束方向有一运动速度分量时，测得的吸收谱线会有一由此速度引起的光学频率位移。这种效应称为多普勒效应。这与跑动的火车笛声频率与静止时不同的原理一样。通过测量此吸收光谱线的移动，可获得气体速度信息。速度越大，越容易测量。因此在航空航天等需测量高速流体速度的领域有广泛的应用前景，此测量技术为国内急需的高新技术。但此技术也可用于测量小至每秒一米以下的低流速。 尽管测量原理非常简单，这一核心技术是一个跨学科、跨领域的技术难度非常大的技术。它需要光谱技术(定量光谱理论和完备光谱数据库)、微弱信号提取(需要综合考虑光学元器件选择、光路安排设计、电信号处理和数字信号处理四个方面)、半导体激光器的选择(类型和波长)和使用(精密温度控制和低噪音电流驱动调制