AQ6376 Optischer Spektrumanalysator

MWIR-Wellenlängenbereich mit interner Gasspülung und Tiefpass-Filter

Der AQ6376 ist die neuste Ergänzung unserer optischen Benchtop-Spektrumanalysatoren und erweitert die Wellenlängen-Abdeckung weit über den NIR-Bereich der anderen Modelle hinaus in den MWIR-Bereich von 1.500 bis 3.400 nm.

Zu den möglichen Anwendungen gehören die Detektion von Gasen wie Kohlenstoffoxide (COx), Stickstoffoxide (NOx) und Kohlenwasserstoffgasen (CxHy) für Umweltuntersuchungen.

Ähnlich wie bei dem Modell für lange Wellenlängen bietet es zusätzlich Ein-/Ausgänge mit Gasspülung, einen integrierten Filter für gebeugtes Licht höherer Ordnung und einen neuartigen Modus mit doppelter Geschwindigkeit, welcher die Wobbel-Geschwindigkeit gegenüber dem bisherigen Modus auf das Doppelte erhöht.

TOP-Merkmalflyer AQ6376
Der OSA für Anwendungen im exNIR, SWIR und MWIR Bereich.

Übersicht Hauptfunktionen

  • Großer Wellenlängenbereich: 1.500 bis 3.400 nm
  • Gasspülanschluss, um Wasserdampf-Effekte zu reduzieren
  • Integriertes Tiefpass-Filter für gebeugtes Licht höherer Ordnung
  • Modus mit doppelter Geschwindigkeit, um eine höhere Messgeschwindigkeit zu erreichen
  • Hohe Empfindlichkeit bis hinunter zu -65 dBm
  • Hohe Auflösung bis 0,10 nm
  • Großer Close-In-Dynamikbereich (55 dB)
  • Schnelle Autokalibrierung
  • Freistrahleingang für maximale Flexibilität, geringe Wartung und hohe Zuverlässigkeit
  • Geeignet für Single-Mode- und Multi-Mode-Fasern
  • Excellent performance for environmental gas sensing Laser Spectroscopy 
  • Ausgezeichnete Leistung für die Detektion von Gasen bei Umweltuntersuchungen mittels Laserspektroskopie

Neue Merkmale

Spülfunktion

Durch die hohe Auflösung und Empfindlichkeit kann der AQ6376 die Anwesenheit von Wassermolekülen in der Luft erkennen. Wasserdampf wird im oberen Wellenlängen-Bereich der nahen Infrarot-Strahlung detektiert und kann damit die spektrale Charakteristik des jeweils zu prüfenden Objekts in diesem Bereich überlappen oder maskieren.

Durch eine kontinuierliche Zuführung eines reinen Spülgases, wie Stickstoff, in den Monochromator über die Anschlüsse auf der Rückseite kann der AQ6376 den Einfluss von Wasserdampf-Absorptionen reduzieren und zuverlässigere und genaue Messungen durchführen als je zuvor.

Eingebaute Tiefpass-Filter für gebeugtes Licht höherer Ordnung

Durch die verwendete Diffraktionstechnologie kann der Monochromator unter bestimmten Umständen gebeugtes Licht höherer Ordnung erzeugen, das als integriertes Vielfaches der Eingangs-Wellenlängen erscheint.

Durch das Ausfiltern des eingehenden Lichts unter 1500 nm mit dem eingebauten Filter reduziert der AQ6376 drastisch den Einfluss von gebeugtem Licht höherer Ordnung auf die Messung. Dadurch sind die Messwerte immer zuverlässig und entsprechen dem echten zu prüfenden Signal.

Modus mit doppelter Geschwindigkeit

Erhöht die Sweep-Geschwindigkeit auf das bis zu Doppelte im Vergleich zum Standard-Sweep-Modus mit nur einer um 2 dB geringeren Standardempfindlichkeit.

Großer Wellenlängenbereich: von 1500 nm bis 3400 nm

Der AQ6376 deckt nicht nur den in der Kommunikationstechnik genutzten Wellenlängenbereich ab, sondern auch den Bereich bis 3 µm, der für Umweltmessungen sowie in medizinischen, biologischen und industriellen Anwendungen verwendet wird.

Hohe Empfindlichkeit: bis hinab auf -65 dbm

Der AQ6376 kann optische Leistung von +13 dBm bis -65 dbm dank seiner hoch-dynamischen und sehr rauscharmen Komponenten und für die Photo-Detektion verwendeten Schaltungen messen. Dies ermöglicht genaue Messungen sowohl bei Quellen mit hoher als auch niedriger Leistung.

Die Messempfindlichkeit kann in 7 Stufen entsprechend der für den spezifischen Test erforderlichen Messgeschwindigkeit eingestellt werden.

AQ6376 High Sensitivity
Das Spektrum einer weißen Lichtquelle (gelb) und das Hintergrundrauschen des AQ6376 (violett)

Hohe Auflösung & großer Dynamikbereich

Der AQ6376 nutzt eine doppelte Monochromator-Struktur, um eine hohe Wellenlängen-Auflösung (0,10 nm) und großen Close-in-Dynamikbereich (55 dB) zu erreichen. So können nah beieinanderliegende Signale und Rauschen getrennt gemessen werden.

AQ6376 High Dynamic Range 1
Gemessener 1550 nm Laser, Close-In-Dynamikbereich: Spitzenwert ± 2 nm

Sehr schnelle Messungen

HÖHERE EFFIZIENZ 

Sehr schneller Sweep

Mit einer proprietären Sweep-Technik erreicht der AQ6376 eine viel schnellere Sweep-Geschwindigkeit als herkömmliche Messsysteme, die einen Monochromator nutzen. Die maximale Sweep-Zeit beträgt nur 0,5 s für einen 100 nm Bereich.

Schnelle Befehlsverarbeitung und Datenübertragung

Durch den Einsatz eines schnellen Mikroprozessors kann der AQ6376 Befehle sehr schnell verarbeiten. Auch die Ethernet-Schnittstelle erlaubt eine bis zu 100-mal schnellere Datenübertragung als GPIB.

Schnelle Autokalibrierung

Der AQ6376 hat eine eingebaute Referenzlichtquelle für die Wellenlängen-Kalibrierung und optische Synchronisation der Monochromator-Komponenten, so dass immer genaue Messungen gewährleistet werden.
Der Kalibrier- und Synchronisationsprozess des Geräts dauert weniger als 2 Minuten und läuft vollautomatisch ab.
Anmerkung: Die Wellenlängen-Kalibrierung kann auch mit Hilfe einer externen Referenzquelle durchgeführt werden.

Optischer Freistrahl-Eingang

Optischer Freistrahl-Eingang

Diese intelligente Lösung ist:

  • PROBLEMLOS, da die interne Glasfaser nicht verkratzt oder verschmutzt werden kann
  • WARTUNGSFREI, da die interne Glasfaser nicht gereinigt werden muss
  • VIELSEITIG, weil das Gerät sowohl /PC als auch /APC Steckverbinder unterstützt
  • DOPPELT nutzbar, da das Gerät sowohl Single-Mode- als auch Multimodefasern akzeptiert, ohne dass eine hohe Einfügedämpfung durch die MM-SM- Glasfaser-Anpassung auftritt

Der AQ6376 wurde entwickelt, um die Produktivität der Mitarbeiter in der Forschung und Entwicklung sowie der Produktion zu erhöhen.

Die Software enthält vorinstallierte Analyse-Funktionen für die meisten Optoelektronik-Komponenten (passiv und aktiv). Die automatische Berechnung der wichtigsten Parameter für das zu prüfende Bauteil ermöglicht eine schnelle Charakterisierung.

Außerdem lässt sich der AQ6376 programmieren, so dass er automatisch Messungen durchführen und gleichzeitig andere Laborgeräte steuern kann.

Wichtige Funktionen

Messwerterfassungsfunktion

Aufzeichnung von Analyseergebnissen, wie die Analyse-Daten von einer DFB-LD (Distributed Feedback Laser Diode) und Messungen von mehreren Maxima mit bis zu 10.000 Punkten pro Kanal mit Zeitstempel.

Smoothing-Funktion

Reduziert das Rauschen im gemessenen Spektrum.

Integrierte Analyse-Funktionen zur Erhöhung der Testeffizienz

Analyse der spektralen Breite

Die spektrale Breite und die Mittenwellenlänge lassen sich mit den folgenden 4 Berechnungsarten ermitteln:

  • THRESH-Methode
  • ENVELOPE-Methode
  • RMS-Methode
  • PEAK RMS-Methode

Messung des Sperrbereichs

Mit dieser Funktion lässt sich die Breite des Durchlass-/Sperrbereichs aus dem gemessenen Signal eines Filters mit V- oder U-Typ-Wellenlängen-Charakteristik ermitteln.

Analyse von Lichtquellen

Lichtquellen-Parameter können aus dem gemessenen Signal von Lichtquellen mittels DFB-LD-, FP-LD- und LED.PMD-Messungen ermittelt werden.

Die Polarisationsmodendispersion (PMD) eines Testobjekts (wie einer Glasfaser) kann mit dem Instrument in Kombination mit einem Analysator, Polarisationscontroller, Polarisator und einer AES-Lichtquelle (Amplified Spontaneous Emission), einer LED-Lichtquelle mit hoher Ausgangsleistung oder einer anderen Breitbandlichtquelle gemessen werden.

WDM-Analyse

Mit dieser Funktion lassen sich WDM-Übertragungssignale einfach analysieren. Zudem lässt sich das optische Signal-Rausch-Verhältnis (OSNR) eines DWDM- Übertragungssystems in einem 50 GHz Raster messen. Die Messung von WDM-Signalwellenlänge, Pegel, Wellenlängen-Intervall und OSNR ist insgesamt auf bis zu 1024 Kanälen möglich. Die Analyse-Ergebnisse können in einer Datentabelle dargestellt werden.

Analyse optischer Verstärker

Verstärkungs- und Rauschfaktor-Messungen können auf der Basis der in den optischen Verstärker eingeleiteten und austretenden Lichtsignale durchgeführt werden..

Messung der Charakteristik von optischen Filtern

Die Charakteristik von optischen Filtern lässt sich mit Hilfe der Signalform des Lichts messen, das aus der Quelle in den optischen Filter eintritt sowie aus dem optischen Filter wieder austritt. Diese Analyse ist nicht nur bei optischen Filtern mit einem Mode, sondern auch bei Multimode-Filtern (z.B. WDM-Filtern) möglich.

Messung von Pegelschwankungen bei Licht mit nur einer einzigen Wellenlänge

Diese Funktion wird genutzt, um Pegeländerungen über der Zeit bei einem bestimmten Wellenlängenpegel zu messen. Die Sweep-Breite wird dazu auf 0 nm gesetzt und dabei eine einzige Wellenlänge gemessen. Die horizontale Achse ist die Zeitachse. Diese Messung ist für die Ausrichtung einer optischen Achse nützlich, wenn die Strahlung einer Lichtquelle in eine Glasfaser eingeleitet wird.

Template-Analyse

Die Template-Funktion vergleicht die voreingestellten Referenzdaten (Template-Daten) mit einem gemessenen Signal. Wird außerdem eine Funktion zur Darstellung des Zielspektrums (Ziellinie) auf dem Display verwendet, dann kann das Zielspektrum während des Abgleichs der optischen Achse einer optischen Komponente als Referenz genutzt werden.

Go/No-Go-Beurteilung

Die Go/No-Go-Testfunktion vergleicht das aktive Signal mit den vom Anwender voreingestellten Referenz-Daten (Template-Daten) und erlaubt somit einen Test des gemessenen Signals (Go/No-Go-Test).
Diese Funktion lässt sich effektiv beispielsweise für Pass/Fail-Tests in Produktionslinien einsetzen.

Analyse zwischen Linienmarkierungen / im Zoom-Bereich

Die Instrumente analysieren nur Signale, die innerhalb von gewissen Bereichen enthalten sind, die mittels Linienmarkierungen oder durch einen Zoom-Bereich eingegrenzt wurden..

Aufbau automatischer Testsysteme

FERNSTEUERUNG

Der AQ6376 ist mit GPIB-, RS-232- und Ethernet-Schnittstellen (10/100Base-T) ausgestattet, die einen Fernzugriff und die Steuerung über einen externen PC erlauben, so dass automatisierte Testsysteme realisiert werden können. Die enthaltene Makro-Programmierfunktion ermöglicht einfache automatisch ablaufende Testprogramme, die das Gerät eigenständig ausführt.

SCPI-KOMPATIBEL

Die Standard-Fernsteuerbefehle des AQ6376 sind SCPI-kompatibel und basieren auf ASCII-Text. Das Format entspricht dem Standard IEEE-488.2.

 

 

AQ6317 EMULATIONSMODUS
Der AQ6376 unterstützt den proprietären Fernsteuer-Programmcode der weitverbreiteten AQ6317 Serie von Yokogawa, was den Anwendern ein einfaches Upgrade von bestehenden automatischen Testsystemen ermöglicht.

MAKROPROGRAMMIERUNG
Mit Hilfe der Makroprogrammierung lassen sich vom Anwender einfach Testprozeduren erstellen, indem die jeweilige Tasteneingabe und Parameterauswahl aufgezeichnet wird. Ein externer PC ist nicht erforderlich, da das Makroprogramm auch externe Geräte über die Schnittstellen steuern kann.
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LabVIEW® TREIBER verfügbar

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AQ6375B/AQ6376 Viewer - Emulations- und Fernsteuersoftware (Option)

Der AQ6375B/AQ6376 Viewer ist eine PC-Anwendungssoftware, die speziell für die Arbeit mit dem optischen Spektrumanalysator AQ6376 von Yokogawa entwickelt wurde.


EMULATION
Die Software bietet genau dieselbe Bedienoberfläche und Funktionen wie der AQ6376, so dass sich Signaldaten einfach darstellen und analysieren lassen.

FERNSTEUERUNG
Erlaubt eine Steuerung des AQ6376 über ein Ethernet-Netzwerk. Auf Grund der hohen Datenübertragungsgeschwindigkeit von Ethernet können die Messdaten in Echtzeit aktualisiert werden.

Anmerkung: Die Datenaktualisierungsrate ist von der Leistungsfähigkeit und der Belastung des Netzwerks abhängig..

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Der AQ6376 ist ist das ideale Instrument für den Test und die Charakterisierung von:

  • passiven optischen Komponenten wie FBGs, Filter, Spezialfasern (z.B. Thulium dotiert)
  • aktiven Optoelektronik-Bauelementen, wie Halbleiter-Laser und Superkontinuum-Lichtquellen, die in industriellen, Telekommunikations- und medizinischen/biomedizinischen Anwendungen sowie in der Umweltanalyse genutzt werden.

Außerdem ist der AQ6376 durch seine spezielle Charakteristik und hohe Leistungsfähigkeit der ideale OSA, um Gaskonzentrationen in der Luft mittels Laserabsorptionsspektroskopie zu messen..

Charakterisierung passiver und aktiver Bauelemente

Charakterisierung von Faser-Bragg-Gittern (FBG)

Ein Faser-Bragg-Gitter (FBG) ist eine Art Bragg-Spiegel, der in ein kurzes Stück einer Glasfaser integriert ist und bestimmte Wellenlängen des Lichtes reflektiert und alle anderen durchlässt. Das wird durch eine periodische Veränderung der Brechzahl im Glasfaserkern erreicht, so dass ein Wellenlängen-spezifischer dielektrischer Spiegel entsteht. Ein FBG kann deshalb als optisches Inline-Filter genutzt werden, um bestimmte Wellenlängen zu blockieren oder als ein Wellenlängen-spezifischer Reflektor verwendet werden.

Eine der Hauptanwendungen eines Faser-Bragg-Gitters sind optische Datenübertragungssysteme. Sie werden hier hauptsächlich als Sperrfilter genutzt. Sie kommen auch in optischen Multiplexern und Demultiplexern mit einem optischen Zirkulator oder optischen Add/Drop-Multiplexer (OADM) zum Einsatz.

Faser-Bragg-Gitter sind auch als direkte Sensorelemente für Dehnung und Temperatur verwendbar, da sich die Bragg-Wellenlänge des FBG durch Dehnungs- und Temperaturänderungen über einen piezoelektrischen Stromwandler (Transducer) verändern lässt. Faser-Bragg-Gittern sind daher in messtechnischen Anwendungen wie Seismologie, Drucksensoren für äußerst raue Umgebungen und als Sensoren in Öl- und Gasbohrlöchern für die Messung von externem Druck, Temperatur, seismischen Schwingungen und Inline-Durchflussmessung zu finden.

Faser-Bragg-Gitter werden durch "Einschreiben" oder "Schreiben" systematischer (periodischer oder aperiodischer) Veränderungen der Brechzahl in den Kern einer speziellen Glasfaserart mit einer starken UV-Quellen (Ultraviolett), wie einem KrF- oder ArF-Excimer-Laser, erstellt.

Allerdings entspricht die funktionelle Wellenlänge eines FBGs nicht der Schreib-Wellenlänge. Für die o. g. Anwendungen außerhalb des Kommunikationsbereichs (Dehnungs- und Temperatursensoren) werden die FBGs auf 2-3 µm abgestimmt. Um solchen FBGs zu prüfen, sind je nach Wellenlänge der AQ6375B und/oder AQ6376 die idealen Instrumente.

Charakterisierung von Superkontinuum-Lichtquellen

Superkontinuum-Licht wird mit Hilfe von nicht-linearen optischen Effekten in speziellen Materialien erzeugt, z.B. in photonischen Quarzfasern durch Pumpen mit einem modengekoppelten gepulsten Laser (normalerweise ein Femtosekunden-Ti:Saphir-Laser).

Superkontinuum-Licht lässt sich am besten als 'Licht mit breitem Spektrum, wie von einer Lampe, aber hell wie ein Laser' beschreiben. Die Charakteristik ähnelt der von Glühlampen und Leuchtstoffröhren - d. h. sehr breites Spektrum - mit der Charakteristik eines Lasers - d. h. hohe räumliche Kohärenz und sehr hohe Strahldichte. Dadurch ermöglicht es eine optimale Einkopplung in eine Faser und hervorragende Single-Mode-Strahlqualität.

Superkontinuum-Lichtquellen werden heute in unterschiedlichsten Anwendungen eingesetzt, wie optische Kohärenz-Tomographie, Frequenzmessungen, Fluoreszenzlebensdauer-Mikroskopie, optischer Datenübertragung, Gassensorik und vieles anderes.

Erfassung der von einer Superkontinuum-Lichtquelle erzeugten optischen Mehrwellenlängen-Pulse mit dem AQ6376.

Der AQ6376 ist dank seiner erstklassigen Leistung das richtige Instrument für den Test und die Charakterisierung von Superkontinuum-Lichtquellen während der Produktion und die Qualitätsprüfung nach der Produktion.

Charakterisierung von Lasern für medizinische Anwendungen

Die spezifische LASER-Ausstrahlung um 2 µm wird heute in der endoskopischen Chirurgie genutzt und Thulium-Laser kommen für den chirurgischen Eingriff bei Prostata-Krebs zum Einsatz.

Der AQ6376 ist ein ideales Instrument, um solche Laser während der Produktion zu prüfen und zu charakterisieren sowie für die Qualitätsprüfung nach der Herstellung.

Gasanalyse durch Laserabsorptionsspektroskopie

Die für die Erderwärmung verantwortlichen Gase (Treibhausgase), wie CO2, SO2, NOX und CH4, haben starke Absorptionslinien im Wellenlängenbereich von 2 µm. Die Anwesenheit und Konzentration dieser Gase in der Atmosphäre kann durch die Messung des optischen Absorptionsspektrums der zu prüfenden Gasmischung bestimmt werden.

Dank seines Freistrahleinganges kann der AQ6376 auch das Absorptionsspektrum in einem Luftspalt mit der Sonne als Lichtquelle messen, wobei das Licht über eine durch die Mischung geleitet wird.

Cavity Ring-Down-Spektroskopie (CRDS)

CRDS ist ein hoch empfindliches optisches Spektroskopieverfahren, das die Messung der absoluten optischen Extinktion durch Proben ermöglicht, die das Licht streuen und absorbieren. Es häufig verwendet, um gasförmige Proben zu untersuchen, die Licht bei spezifischen Wellenlängen absorbieren. Damit lassen sich Konzentrationen noch bis zu einem Bereich von eins zu einer Billion nachweisen. Das Verfahren ist auch unter der Bezeichnung Cavity Ring-Down-Laser- Absorptionsspektroskopie (CRLAS) bekannt.

Ein typischer CRDS-Aufbau enthält einen Laser, der einen optischen Resonator mit hoher Güte nutzt. Der optische Resonator besteht in seiner einfachsten Form aus zwei hoch reflektierenden Spiegeln. Wenn der Laser in Resonanz mit dem Resonator ist, erhöht sich die Intensität im Resonator durch konstruktive Interferenz. Der Laser wird dann abgeschaltet und die im Resonator exponentiell zurückgehende Lichtintensität gemessen. Während dieses Rückgangs wird das Licht tausende Male zwischen den Spiegeln hin und her reflektiert, wodurch sich eine wirksame Pfad-Länge für die Extinktion in der Größenordnung von einigen Kilometern ergibt.

Wird ein Licht-absorbierendes Medium in den Resonator eingeführt, dann nimmt die Lichtmenge schneller ab - es sind weniger Reflexionen bis zur vollständigen Auslöschung notwendig. Ein CRDS-System misst, wie lange es dauert, bis die Lichtintensität auf 1/e der ursprünglichen Intensität zurückgegangen ist. Mit Hilfe dieser "Ringdown Zeit" kann die Konzentration der absorbierenden Substanz in der Gasmischung im Resonator berechnet werden.

Die Cavity Ring-Down-Spektroskopie ist eine Form der Laserabsorptionsspektroskopie. Bei der CRDS wird ein Laserpuls in einem hoch reflektierenden Resonator (normalerweise R> 99,9 %) gefangen. Die Intensität des eingefangenen Pulses wird bei jeder Runde innerhalb der Zelle aufgrund der Absorption und der Streuung durch das Medium in der Zelle sowie durch Reflexionsverluste um einen festen Prozentsatz reduziert.

Eine der Hauptanwendungen von CRDS ist die Analyse der Atemluft:

Das folgende Diagramm zeigt die Spektren des Biomarkers Wasserstoffzyanid (HCN) und von Wasserdampf (H2O) bei atmosphärischem Druck in der normalen Konzentration der ausgeatmeten Atemluft eines Menschen:

Der AQ6376 hat die idealen Eigenschaften, um das Ausgangssignal von CRDS-Systemen effektiv zu messen.

Vielfältige Verbindungsschnittstellen

Erstmals ist der AQ6376 mit Ein- und Ausgang-Anschlüssen für ein Spülgas sowie mit einer Reihe von elektrischen Schnittstellen ausgestattet (GPIB, RS-232, USB, RJ-45 Ethernet, SVGA Videoausgang, analoger Spannungsausgang, Trigger-Ein- & Ausgang). Der Anwender erlaubt dies einen einfachen lokalen Betrieb im Labor sowie die Fernsteuerung.

Ansicht Frontseite

Optische Schnittstellen
Der AQ6376 nutzt ein universelles optisches Steckverbinder-System für den optischen Eingang und den Kalibrierausgang, das eine direkte Ankopplung der gängigen optischen Steckverbinder (FC, SC und ST) ermöglicht. Die Steckverbinder können vom Anwender ausgetauscht werden.

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USB-Schnittstellen
Zwei USB-Ports sind auf der Frontplatte für Tastatur, Maus, Speicher-Stick und externe Festplatte verfügbar.
 

Tm Aq6375 16 

Anmerkung: Die USB-Anschlüsse können nicht für die Fernsteuerung des Instruments genutzt werden. Für diesen Zweck hat das Instrument einen Ethernet RJ45-Anschluss auf der Rückseite.

Ansicht Rückseite

AQ6376 Rear View
 

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