Calibración y mejora de un sistema de láser NIR de un solo fotón codificado por intensidad para el monitoreo...

Área de la Ciencia:

• Ciencias del medio ambiente Ciencias del medio ambiente.
• Ingeniería óptica Ingeniería óptica.
• La espectroscopia es una técnica de espectroscopia.

Sus antecedentes:

• El monitoreo preciso de las fugas de metano (CH4) es crucial para cuantificar las emisiones de carbono.
• Los métodos existentes se enfrentan a desafíos en la distorsión de la señal, particularmente con el conteo de un solo fotón.

Objetivo del estudio:

• Introducir una técnica activa de detección láser para la concentración simultánea de CH4 y la medición de la distancia.
• Desarrollar y validar un algoritmo de corrección de señal para los detectores de un solo fotón (SPD) de InGaAs afectados por el tiempo muerto.

Principales métodos:

• Utilizó un láser de onda continua con modulación de secuencia binaria pseudoaleatoria (PRBS).
• Empleó un detector de fotón único (SPD) InGaAs para la detección de CH4.
• Desarrolló y aplicó un algoritmo de corrección de señal para reconstruir las señales distorsionadas causadas por el tiempo muerto del detector.

Principales resultados:

• El algoritmo de corrección de la señal reconstruyó efectivamente las señales recibidas y restauró la intensidad de absorción del gas.
• Se realizó la calibración del tiempo muerto del detector y la intensidad de la señal bajo diferentes concentraciones de CH4.
• La validación comparativa mostró desviaciones medias relativas de 2.8% y 5.1% en comparación con un detector de fotodiodo.

Conclusiones:

• El marco de reconstrucción de señales desarrollado para la detección de un solo fotón es efectivo.
• Esta técnica ofrece una solución novedosa para el monitoreo de fugas de gases de efecto invernadero utilizando los SPD de InGaAs.