Characterization of diode lasers and their application in monitoring of atmospheric pollution with photoacoustic detection

Abstract

4 Summary This thesis work was concemed with the spectroscopic characterization of a set of newly developed GalnAsSb/AlGaSb lasers. The spectral range of their laser emission was studied in dependence on temperature and drive current. The relation of threshold current versus temperature was also studied. These basic characteristics were obtained using the methods of FT spectroscopy, classic absorption technique, and photoacoustic detection of gaseous phase molecules. On the basis of the described measurements, the composition of the semiconductor material was optimized in order to reach the maximum overlap of the laser emission over the methane absorption lines. The possibilities of combining the GaInAsSb/AlGaAsSb and InAsSb/lnAsSbP-based lasers with the FT spectroscopy were also studied and the modulated beam was used as the source of drive emission for the spectrometer. The diode lasers were used for the detection of a highly-resolved spectra of gases, and in connection with the photocoustic detection, low concentrations oť gaseous polltrtants could be determined, mainly with formaldehyde, ammonia and methane. Co-operation with the Department of Electrochemistry (the J. Heyrovsky lnstitute of Physical Chemistry) allowed us to use photoacoustic detection for a quantitative assessment of the ammonia...4 Shrnutí V rámci této disertačnípráce byla spektroskopicky charakterizována sada nově vyvinutých GaInAsSb/AlGaAsSb |aserťr. Byl zjišt'ován spektrální rozsah laserové emise v závislosti na teplotě a vstupním proudu a také závislost prahového proudu na teplotě' Tyo základní vlastnosti byly studovány metodami FT spektroskopie, klasické absorpční techniky a fotoakustické detekce rnolekul v plynné fázi. Na zák|adě těchto měření bylo optimalizováno složení polovodičového materiálu tak, aby doš]o k maximálnímu překryvu laserové emise s absorpčnímiliniemi methanu' Byly zkoumány a ukázány možnosti spojení FT spektroskopie s diodoými lasery na bázi GaInAsSb/AlGaAsSb a InAsSb/InAsSbP' jejichžmodulovaný svazek byl použit jako zdroj budícíhozáÍeni spektrometru. Diodové lasery byly vyrržity pro detekci vysoce rozlišených spekter plynů a ve spojení s fotoakustickou detekcí pro stanovení nízkých koncentrací plynných polutantů, předevšímformaldehydu, amoniaku a methanu. V rámci spolupráce s oddělením Elektrochemie (Ústav fyziká\ni chemie J. Heyrovského) byla metoda fotoakustické detekce pouŽita pro kvantitativní stanovení amoniaku generovaného elektrochemickou reakcí v systérnu 7-cyklodextrin - fu]leren' Byla zkonstruována zjednodušená fotoakustická cela s 3 cm rezonátorem. Tato cela umožnila detekci za tlaků vyšŠíchnež150...Department of Physical and Macromolecular ChemistryKatedra fyzikální a makromol. chemieFaculty of SciencePřírodovědecká fakult