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背景技術(shù)：

可調(diào)諧二極管激光吸收光譜法(tdlas)是用于檢測和測量氣態(tài)混合物中多種物質(zhì)的濃度的十分成熟的技術(shù)。tdlas依靠作為目標(biāo)的物質(zhì)的唯一吸收光譜來在非常具體的波長處測量二極管激光束的衰減，二極管激光束在穿過測量區(qū)域時(shí)關(guān)于正被測量的物質(zhì)的吸收譜線被調(diào)整。甚至在與這些吸收譜線略不同的波長處也基本上不存在吸收。

通常，在操作中，在包括關(guān)注物質(zhì)的至少一個(gè)吸收譜線的小范圍內(nèi)以及在不存在吸收的區(qū)域中掃描二極管激光束的波長。傳輸?shù)拇┻^樣本的光的光強(qiáng)度由光檢測器測量。然后，對光檢測器信號進(jìn)行分析以在知道溫度的情況下獲得目標(biāo)物質(zhì)在光束路徑長度上的平均濃度。

因?yàn)槊糠N目標(biāo)物質(zhì)的分子吸收特定頻率的光，所以通常需要不同的二極管激光來測量不同的物質(zhì)。針對某些應(yīng)用，tdlas系統(tǒng)需要使用包括從用于氧氣(o2)檢測的大約760nm到用于一氧化碳(co)檢測的2.33微米的寬波長范圍的波長。存在使用從760nm到1559nm波長的波長復(fù)用tdlas系統(tǒng)，其中，1559nm波長用于co檢測。然而，一些應(yīng)用需要針對co的更低的檢測限度，而不是能夠以1559nm實(shí)現(xiàn)。例如，在燃煤鍋爐應(yīng)用中，測量路徑長度可以是超過10米，以及在燃燒區(qū)域中co濃度可以在5000ppm范圍以上。在這些情況下，使用1550nm區(qū)域中的第二倍頻譜帶的co檢測足夠工作。因?yàn)檫@個(gè)波長區(qū)域被廣泛用于電信領(lǐng)域，所以具有高透射率的單模光纖以及諸如開關(guān)、激光器和分束器的魯棒的光纖部件是容易獲得的。

然而，某些應(yīng)用需要在更低濃度和在非常短的路徑上的針對co的檢測能力。例如，在1米路徑上100ppm范圍中的co的檢測涉及測量對傳輸光束的光強(qiáng)度的大約500倍小的效果，這使得檢測實(shí)質(zhì)上比在燃煤鍋爐應(yīng)用中更困難。這需要以大約2.33微米在第一倍頻上測量co，以大約2.33微米測量的co具有比以1559nm測量的co高大約500倍的躍遷譜線強(qiáng)度。

最近，已經(jīng)部署了以從1350nm到2微米的波長操作的tdlas系統(tǒng)。擴(kuò)展至2微米使得能夠用于鋼鐵應(yīng)用中針對碳平衡確定的co2的敏感檢測。在許多鋼鐵應(yīng)用中，不需要測量o2，所以不需要760nm波長。雖然擴(kuò)展了這個(gè)波長范圍，但是同一單模光纖可以用于以單模方式傳輸這個(gè)整個(gè)波長范圍(1350nm至2000nm)中的光。然而，因?yàn)閱晤愋蛦文９饫w對以高透射和低彎曲損耗傳遞從大約760nm到2.33微米單模的波長無能力，所以進(jìn)一步擴(kuò)展到用于敏感co檢測的大約2.33微米以及對在760nm測量o2的需求需要完全不同的架構(gòu)。

由于從大約760nm到2.33微米的波長的光不可以在同一單模光纖上共同傳播，所以新的波長復(fù)用方案必須針對需要o2檢測和敏感co檢測兩者的應(yīng)用來設(shè)計(jì)。一個(gè)這樣的應(yīng)用是玻璃熔爐監(jiān)視。針對這個(gè)具有要求在100ppm水平或更低水平的co檢測的應(yīng)用需要三個(gè)波長以檢測o2、水(h2o)和co。針對這個(gè)應(yīng)用還需要同時(shí)或近乎同時(shí)穿過大約10條路徑來進(jìn)行測量的能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)多組實(shí)施方式，提供了用于寬間隔波長的tdlas的系統(tǒng)、裝置和方法。

在一個(gè)方面，一種用于寬間隔波長可調(diào)諧二極管激光吸收光譜法的系統(tǒng)包括至少第一可調(diào)諧二極管激光器和第二可調(diào)諧二極管激光器。第一可調(diào)諧二極管激光器可以生成第一波長的激光，并且第二可調(diào)諧二極管激光器可以生成第二波長的激光。使用第一和第二波長的激光，其中，第一和第二波長的激光不能在單模光纖上同時(shí)高效地以單橫模共同傳播。

系統(tǒng)包括具有近端和遠(yuǎn)端的第一光纖，第一光纖在近端處光耦接到第一可調(diào)諧二極管激光器，第一光纖是被配置成傳送第一波長的光的單模光纖。第二光纖設(shè)置有近端和遠(yuǎn)端，第二光纖在近端處光耦接到第二可調(diào)諧二極管激光器，第二光纖是被配置成傳送第二波長的光的單模光纖。設(shè)置包括至少第一和第二光纖的遠(yuǎn)端的光纖束，其中，第一和第二光纖的遠(yuǎn)端被剝離其相應(yīng)的涂層，并且其中，第一光纖的第一光纖纖芯和第二光纖的第二光纖纖芯被布置成其彼此鄰近的包層形成束結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)還包括包含傳輸鏡片的一個(gè)或更多個(gè)投射頭，該傳輸鏡片經(jīng)由光纖束的第一和第二光纖的遠(yuǎn)端光耦接到第一和第二可調(diào)諧二極管激光器。投射頭被配置成投射來自第一光纖纖芯和第二光纖纖芯的相應(yīng)激光光束，其中，投射頭的取向被設(shè)置成投射來自第一和第二光纖纖芯中的每個(gè)光纖纖芯的相應(yīng)光束穿過測量區(qū)。設(shè)置一個(gè)或更多個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器分別包括至少一個(gè)光檢測器，至少一個(gè)光檢測器中的每個(gè)被配置成檢測第一和第二波長的光的光功率。另外，一個(gè)或更多個(gè)捕捉頭位于測量區(qū)距一個(gè)或更多個(gè)投射頭選定距離處，一個(gè)或更多個(gè)捕捉頭與一個(gè)或更多個(gè)投射頭的相應(yīng)的投射頭光學(xué)連接以接收第一和第二光纖纖芯的相應(yīng)光束并且將相應(yīng)光束引導(dǎo)到一個(gè)或更多個(gè)傳感器中的至少一個(gè)上。

在另一方面，投射頭可以用于寬間隔波長可調(diào)諧二極管激光吸收光譜法。投射頭包括被配置成與光纖束進(jìn)行光耦接的殼體，光纖束包括至少第一和第二輸入光纖的遠(yuǎn)端，其中，第一輸入光纖是傳送第一波長的激光的單模光纖，并且第二輸入光纖是傳送第二波長的激光的單模光纖，其中，第一和第二波長的激光不能在單模光纖上共同傳播。至少第一和第二輸入光纖的遠(yuǎn)端被剝離其相應(yīng)的涂層，并且其中，第一輸入光纖的第一光纖纖芯以及第二輸入光纖的第二光纖纖芯被布置成其彼此鄰近的包層形成束結(jié)構(gòu)。

投射頭還可以包括被配置成投射來自至少第一和第二光纖纖芯中的每個(gè)光纖纖芯的相應(yīng)激光光束穿過測量區(qū)的投射鏡片。殼體被定向使得相應(yīng)光束到達(dá)位于測量區(qū)另一邊并且與殼體相距選定距離的捕捉頭。

在又一方面中，提供了一種用于寬間隔波長可調(diào)諧激光二極管光譜法的方法。該方法包括生成第一波長的第一激光束，生成第二波長的第二激光束，通過第一單模光纖傳送第一激光束以及通過第二單模光纖傳送第二激光束，其中，第一和第二波長的激光不能在單模光纖上共同傳播，剝離第一和第二單模光纖的遠(yuǎn)端的相應(yīng)的涂層、將第一單模光纖的第一光纖纖芯布置成其與第二單模光纖的第二光纖纖芯的包層鄰近的包層形成束結(jié)構(gòu)，以及根據(jù)第一和第二光纖纖芯的束結(jié)構(gòu)形成光纖束。該方法還包括使用投射頭從光纖束的第一和第二光纖纖芯中的每個(gè)傳輸相應(yīng)激光光束穿過測量區(qū)，在位于測量區(qū)另一邊并且與投射頭相距選定距離的捕捉頭處接收每個(gè)相應(yīng)光束以及在捕捉頭處對第一和第二波長中的每種波長的光的光功率進(jìn)行檢測以及確定第一和第二波長處具有吸收譜線的目標(biāo)物質(zhì)的濃度。

可以在不偏離本發(fā)明范圍的情況下對所討論的實(shí)施方式進(jìn)行各種修改和添加。例如，雖然上面所描述的實(shí)施方式指的是特定特征，但是，本發(fā)明的范圍還包括具有特征的不同的組合的實(shí)施方式以及沒有包括上面所描述的所有特征的實(shí)施方式。

附圖說明

通過參照說明書的其余部分和附圖可以進(jìn)一步理解特定實(shí)施方式的本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中相似的附圖標(biāo)記用于指示相似的部件。在一些實(shí)例中，子標(biāo)簽與附圖標(biāo)記相關(guān)聯(lián)以表示多個(gè)相似部件中的一個(gè)。當(dāng)沒有指定現(xiàn)有子標(biāo)簽的情況下參考附圖標(biāo)記時(shí)，旨在指示所有這樣的多個(gè)相似的部件。

圖1示出了針對寬間隔波長tdlas系統(tǒng)中的投射頭的光纖束組件；

圖2示出了用于寬間隔波長tdlas系統(tǒng)的雙波段光檢測器；

圖3示出了用于寬間隔波長tdlas系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；

圖4是針對使用寬間隔波長tdlas的方法的流程圖；

圖5示出了來自寬間隔tdlas系統(tǒng)中的光纖束組件的光束發(fā)散；

圖6是寬間隔波長tdlas系統(tǒng)中使用的控制系統(tǒng)的框圖；以及

圖7示出了針對寬間隔波長tdlas系統(tǒng)中的投射頭或捕捉頭的二色光束組合器。

具體實(shí)施方式

雖然上文已經(jīng)總結(jié)了某些實(shí)施方式的各個(gè)方面和特征，但具體實(shí)施方式更詳細(xì)地示出了一些實(shí)施方式以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`這樣的實(shí)施方式。提供所描述的示例是出于說明性目的，并不意在限制本發(fā)明的范圍。

在下文的描述中，出于說明的目的，闡述了大量的特定細(xì)節(jié)以提供對所描述實(shí)施方式的充分理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，可以在不需要這些特定細(xì)節(jié)中的一些的情況下實(shí)踐本發(fā)明的其他實(shí)施方式。在本文中描述了若干個(gè)實(shí)施方式，并且雖然多個(gè)特征被賦予給不同的實(shí)施方式，但是應(yīng)該理解的是，關(guān)于一個(gè)實(shí)施方式描述的特征也可以與其他實(shí)施方式進(jìn)行結(jié)合。然而，出于同樣的道理，任何所描述的實(shí)施方式的單個(gè)特征或多個(gè)特征都不應(yīng)該被認(rèn)為是對于本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施方式必不可少的，因?yàn)楸景l(fā)明的其他實(shí)施方式可以省略這樣的特征。

除非另外有指示，本文中所有用于表達(dá)所使用的量、尺寸等的數(shù)字在所有示例中應(yīng)該理解為由術(shù)語“大約”所修飾。在本申請中，除非另有特別說明，否則單數(shù)的使用是包括復(fù)數(shù)，除非另外有指示，否則術(shù)語“和”和“或”的使用是表示“和/或”。另外，術(shù)語“包括”以及其他形式如“包含”和“被包括”的使用應(yīng)該被認(rèn)為是非排他性的。另外，除非另有特別說明，否則術(shù)語諸如“元件”或“部件”包括包含一個(gè)單元的元件和部件以及包含多于一個(gè)單元的元件和部件兩者。如本領(lǐng)域公知的，基于穿過裝置的光的方向，同一裝置通?？梢杂糜趶?fù)用或解復(fù)用。因此，在本文中使用的術(shù)語“多路復(fù)用”或“復(fù)用”將被理解成包括復(fù)用功能和解復(fù)用功能兩者。

常規(guī)的波分復(fù)用(wdm)技術(shù)不能用于對具有跨760nm至2330nm范圍進(jìn)入單模光纖的波長的信號進(jìn)行復(fù)用，因?yàn)閯?chuàng)建或找到合適的輸出光纖傳送跨波長范圍的多個(gè)信號是極為困難的。

光纖束tdlas架構(gòu)

圖1示出了能夠在單模操作中從單個(gè)傳輸(投射)頭到相應(yīng)的單個(gè)接收(捕捉)頭傳輸跨760nm至2330nm范圍的波長的光束的光纖束組件100。光纖束組件100包括光纖束150，光纖束150包含三個(gè)單模光纖110、115、120的纖芯135a、135b、135c(統(tǒng)稱為135)。單模光纖110、115、120中的每個(gè)具有遠(yuǎn)端和近端。單模光纖110、115、120在其近端處光耦接到相應(yīng)的可調(diào)諧二極管激光器。每個(gè)相應(yīng)的可調(diào)諧二極管激光器可以被調(diào)諧以生成選定波長的激光。這些波長可以被選定用于與一個(gè)或更多個(gè)目標(biāo)物質(zhì)的吸收譜線相對應(yīng)。

激光束的每個(gè)波長由適合該波長的相應(yīng)的單模光纖110、115、120傳送。例如，根據(jù)一組實(shí)施方式，單模光纖110傳送2330nm波長光，單模光纖115傳送1350nm光，以及單模光纖120傳送760nm光。在另一實(shí)施方式中，sm1950光纖可以用作單模光纖110以傳送2330nm光，smf28e光纖可以用作單模光纖115以傳送1350nm光，以及sm750光纖可以用作單模光纖120以傳送760nm光。在使用sm1950光纖的實(shí)施方式中，2330nm的光經(jīng)受1db/m的損耗。然而，這種水平的損耗可以在短長度上是可接收的。

三個(gè)單模光纖110、115、120在耦接接頭165處組合以形成光纖束105。根據(jù)一組實(shí)施方式，每個(gè)單模光纖110、115、120的遠(yuǎn)端的涂層125被剝離。在多個(gè)實(shí)施方式中，所去除的涂層125可以包括但不限于光纖的一些或全部的套或緩沖材料，但并不意在包括緊鄰纖芯的包層。然后，經(jīng)剝離的光纖110、115、120以三角形結(jié)構(gòu)130布置，并且被束起來以形成具有其相應(yīng)的包層鄰接的光纖束105。在一些實(shí)施方式中，耦接接頭165可以在三個(gè)經(jīng)剝離的光纖110、115、120相遇以形成光纖束105的點(diǎn)的周圍提供保護(hù)結(jié)構(gòu)。耦接接頭165還可以將光纖110、115、120相對于光纖束105穩(wěn)固或保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。在一些?shí)施方式中，纖芯135以三角形結(jié)構(gòu)130被束起來，在該三角形結(jié)構(gòu)130中纖芯135間隔開125微米–兩個(gè)鄰近的光纖110、115、120之間的包層140的厚度。在替換的一組實(shí)施方式中，多纖芯光纖可以替代被束起來的光纖。在多個(gè)實(shí)施方式中，光纖束105還可以包括應(yīng)用于光纖纖芯135的束結(jié)構(gòu)以進(jìn)一步物理保護(hù)被暴露纖芯的套、緩沖或其他包覆，以保持纖芯的三角形結(jié)構(gòu)，并且改進(jìn)信號特性。消色差雙合透鏡(未示出)或其他合適的光學(xué)準(zhǔn)直器可以用于準(zhǔn)直來自光纖束105的光。然而，由于光在焦平面上的橫向偏移，離開準(zhǔn)直器后的光束發(fā)散約2毫弧度(125微米/50mmf.l.)。因此，根據(jù)路徑長度，每個(gè)不同波長的激光束在不同位置到達(dá)捕捉側(cè)。這在下文相對于圖6被更詳細(xì)地示出和描述。

因此，光纖束組件100可能需要用于保持投射頭與捕捉側(cè)鏡片之間的對準(zhǔn)的系統(tǒng)。在美國專利第7,248,755('755專利)號、題為“methodandapparatusforthemonitoringandcontrolofcombustion”中描述了這樣的對準(zhǔn)系統(tǒng)的示例，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。在'755專利中描述的自動對準(zhǔn)系統(tǒng)通過自動地和動態(tài)地調(diào)節(jié)投射側(cè)光學(xué)頭或捕捉側(cè)光學(xué)頭或者投射側(cè)光學(xué)頭與捕捉側(cè)光學(xué)頭兩者的傾倒(tip)和傾斜來克服這樣的未對準(zhǔn)問題，以保持對準(zhǔn)并且確保在每個(gè)頻率接收合格的信號。在下文相對于圖6更詳細(xì)地描述自動對準(zhǔn)系統(tǒng)。

在一些實(shí)施方式中，每個(gè)波長激光束可能需要通過自動對準(zhǔn)系統(tǒng)來重對準(zhǔn)投射和/或捕捉鏡片。在這樣的實(shí)施方式中，時(shí)分復(fù)用(tdm)是合適的。通過使用tdm而不是基于wdm的系統(tǒng)，可以避免需要在捕捉頭中進(jìn)行波長解復(fù)用。常規(guī)的波長解復(fù)用需要在捕捉頭中使用附加光纖。然而，在2330nm的波長處，附加光纖可以高度地衰減所接收的信號。

每個(gè)輸入連接器155a、155b、155c(統(tǒng)稱為155)耦接到相應(yīng)的光源(未示出)。例如在多個(gè)實(shí)施方式中，輸入連接器155a可以將單模光纖110耦接到2330nm波長光源，輸入連接器155b可以將單模光纖215耦接到1350nm波長光源，并且輸入連接器155c可以將單模光纖220耦接到760nm波長光源。然后，光纖束105通過輸出連接器160耦接到投射頭或傳輸鏡片。

在操作中，每個(gè)光源可以根據(jù)tdm方案以替換的方式被打開或關(guān)閉，使得在給定時(shí)間僅一個(gè)光源被傳輸。例如在多個(gè)實(shí)施方式中，生成大約2330nm的光的第一光源可以被打開。2330nm信號通過單模光纖110以及作為光纖束105在相應(yīng)纖芯135上的與光纖110相對應(yīng)的部分被傳送到傳輸鏡片。然后，第一光源被關(guān)閉，并且生成1350nm的光的第二光源被打開。然后，1350nm信號通過單模光纖115以及作為光纖束105在相應(yīng)纖芯135上的與光纖115相對應(yīng)的部分被傳送到傳輸鏡片。然后，第二光源被關(guān)閉，并且生成760nm的光的第三光源被打開。然后，760nm信號通過單模光纖120以及作為光纖束105在相應(yīng)纖芯135上的與光纖120相對應(yīng)的部分被傳送到傳輸鏡片。替選地，1x2光開關(guān)可以用來將來自每個(gè)激光源的光切換到單模光纖束的合適的分支或到偽光路，使得每次僅單個(gè)波長的光被呈現(xiàn)在光纖束的遠(yuǎn)端。該切換實(shí)施方式允許二極管激光器更穩(wěn)定地操作。

當(dāng)使用用于co檢測的大約2330nm的長波長時(shí)，因?yàn)檫@個(gè)波長在二氧化硅光纖中遭受高衰減(～1db/m)，所以使用光纖捕捉光以及將光傳輸回位于中央的機(jī)架以檢測和量化成為問題。例如，布置可以具有下述系統(tǒng)，該系統(tǒng)被部署在其中捕捉頭可以安裝在不同的熔爐上的精煉廠，在許多示例中，不同的熔爐以1千米或更大的距離分離開。在對1千米的光纖傳輸損耗為～1x10^-100數(shù)量級的情況下，這需要太多的光纖以能夠檢測所傳輸?shù)?330nm的光。多模捕捉光纖的長行程的其他問題是由光纖中的干擾效應(yīng)生成的模式噪音產(chǎn)生了妨礙吸收峰值的檢測、擬合和量化的傳輸噪音。

圖2示出了在捕捉頭內(nèi)或極接近捕捉頭使用的雙波段檢測器200的截面示意圖，該雙波段檢測器200可以結(jié)合時(shí)分復(fù)用策略在不需要使用波長解復(fù)用器的情況下檢測與接收信號220、225、230分別相關(guān)聯(lián)的每個(gè)波長處的第一接收信號220、第二接收信號225和第三接收信號230的每個(gè)接收信號。因此，雙波段檢測器200通過使得檢測、數(shù)字化和/或信號處理發(fā)生在捕捉頭中來應(yīng)對在長長度光纖上傳送的2330nm波長光的潛在衰減。結(jié)果數(shù)據(jù)可以通過銅或光纖介質(zhì)經(jīng)由以太網(wǎng)協(xié)議被傳輸回中央機(jī)架以用于最終處理和量化。

雙波段檢測器200包括具有第一光檢測器層210和第二光檢測器層215的夾層式檢測器組件305。第一光檢測器層210和第二光檢測器層215各自被配置成使得可以檢測每個(gè)相應(yīng)波長的每個(gè)接收信號220、225、230。例如在一些實(shí)施方式中，第一光檢測器層210可以是硅(si)pin光檢測器層并且第二光檢測器層215可以是擴(kuò)展型砷化銦鎵(ex-ingaas)光檢測器以用于檢測具有760nm波長的第一接收信號220、具有1350nm波長的第二接收信號225以及具有2330nm波長的第三接收信號230。通過sipin光檢測器210很好地檢測到來自第一接收信號的760nm光，然而近紅外(～1至3微米)中包括第二和第三接收信號225、330的波長的穿過sipin光檢測器210的波長未被檢測到。因此，較長的波長對從大約1.3微米到2.5微米敏感的第二光檢測器層、ex-ingaas光檢測器215有明顯作用，。然而，ex-ingaas光檢測器215在不借助更復(fù)雜的技術(shù)的情況下不能區(qū)分第二接收信號215與第三接收信號230，更復(fù)雜的技術(shù)為諸如頻分復(fù)用(fdm)，即以兩個(gè)不同的頻率調(diào)制第二和第三接收信號以及基于所檢測的光的頻率進(jìn)行判別。因此，在沒有fdm的情況下，雙波段檢測器200不能用于同時(shí)檢測信號。通過使用tdm，如同上文所建議的用于光纖束組件100，三個(gè)接收信號220、225、230中的僅一個(gè)接收信號在任何給定時(shí)間將被接通，消除了對第二接收信號225和第三接收信號230的1350nm光束和2330nm光束的物理分離的需求。通過這種方式，使用tdm和雙波段檢測器可以消除對在接收側(cè)解復(fù)用的需求。

圖3是根據(jù)多個(gè)實(shí)施方式的寬間隔波長tdlas系統(tǒng)300的框圖。寬間隔波長tdlas系統(tǒng)300包括用于生成特定波長的激光的第一激光源305、第二激光源310和第三激光源315。例如，激光源305、310、315可以是一系列可調(diào)諧二極管激光器。第一、第二和第三激光源305、310、315各自被配置成生成與測量區(qū)中每個(gè)關(guān)注物質(zhì)的吸收光譜中的吸收譜線相對應(yīng)的特定波長的激光束。例如在一些實(shí)施方式中，第一激光源305生成與氧氣分子(o2)的檢測相對應(yīng)的760nm的激光束，第二激光源310生成與水分子(h2o)的檢測相對應(yīng)的1350nm的激光束，并且第三激光源315生成與一氧化碳分子(co)的檢測相對應(yīng)的2330nm的激光束。在這個(gè)示例中，以說明的方式僅設(shè)置三個(gè)激光源，應(yīng)該理解的是，在其他實(shí)施方式中，可以使用任何數(shù)量的激光源以生成任何其他數(shù)目的選定吸收譜線波長的激光束。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)激光源305、310、315在機(jī)架或室中被集中容置并控制，機(jī)架或室可以遠(yuǎn)離測量站點(diǎn)。

來自每個(gè)激光源305、310、315的信號光耦接至多個(gè)投射頭320a至320n。在一些實(shí)施方式中，來自每個(gè)激光源305、310、315的信號在多個(gè)投射頭320a至320n中的每個(gè)投射頭之間切換以沿著多條路徑a-a到n-n中的每條路徑進(jìn)行測量。為了確保單模行為，可以針對至每個(gè)投射頭320a至320n的每個(gè)波長的光設(shè)置光開關(guān)，使得能夠以連續(xù)的方式從每個(gè)投射頭投射一種波長。

替選地，一些實(shí)施方式需要來自每個(gè)激光源305、310、315的信號沿著多條路徑中的每條路徑被分離，使得向多個(gè)投射頭320a至320n中的每個(gè)接頭并行地(同時(shí)地)提供相應(yīng)的激光束。寬間隔波長tdlas系統(tǒng)通常用在基本上無粒子的測量區(qū)諸如玻璃熔爐和其他燃?xì)馊蹱t中，從而導(dǎo)致由熔爐本身引起的可忽略不計(jì)的激光功率衰減。因此，來自激光源305、310、315的光可以被分離以并行地服務(wù)多條路徑而不是在每個(gè)投射頭320a至320n之間連續(xù)地切換光，這需要其中激光功率衰減足夠高使得所有功率必須可用于在每條路徑上進(jìn)行測量的高散射應(yīng)用諸如煤炭和鋼鐵電弧熔爐。與上述的時(shí)分復(fù)用策略相結(jié)合，可以針對物質(zhì)同時(shí)測量所有的路徑a-a到n-n，并且可以在所測量的物質(zhì)(即波長)之間而不是多條路徑之間發(fā)生切換。

光纖束組件325a至325n被設(shè)置成用于將來自每個(gè)激光源305、310、315的每個(gè)激光束傳遞到相應(yīng)的投射頭320a至320n。在一組實(shí)施方式中，如上文關(guān)于圖1和圖2中所述的，來自每個(gè)激光源305、310、315的信號在與每個(gè)信號的波長相對應(yīng)的相應(yīng)單模光纖上傳送。然后，光纖束組件325a至325n傳輸每個(gè)激光束以在給定時(shí)間產(chǎn)生具有僅一個(gè)波長光束的離散的時(shí)分復(fù)用信號。單模操作被維持在波長的整個(gè)范圍內(nèi)并且被傳遞到投射頭320a至320n中的單組投射鏡片。

投射頭320a至320n可以包括準(zhǔn)直器或其他投射鏡片以投射離散的時(shí)分復(fù)用光束穿過測量區(qū)330。每個(gè)相應(yīng)的捕捉頭335a至335n在測量區(qū)另一邊與相應(yīng)的投射頭335a至335n間隔開。投射頭320a至320n中的每個(gè)投射頭與相應(yīng)的捕捉頭335a至335n對準(zhǔn)使得每個(gè)離散的時(shí)分復(fù)用光束由捕捉頭接收。在一些實(shí)施方式中，投射頭和/或捕捉頭經(jīng)由如'755專利所描述的自動對準(zhǔn)系統(tǒng)來對準(zhǔn)，下文關(guān)于圖6進(jìn)一步詳細(xì)描述。

在多個(gè)實(shí)施方式中，捕捉頭335a至335n還可以可選地包括用于接收每個(gè)時(shí)分復(fù)用光束的相應(yīng)光纖束組件340a至340n。例如在一些實(shí)施方式中，可以使用光纖束組件335a至335n使得與傳輸信號的特定波長相對應(yīng)的纖芯被對準(zhǔn)以接收光束。例如在一些實(shí)施方式中，捕捉頭335a可以包括將波長束光束聚焦在光纖束的合適的光纖上的透鏡。然后，自動對準(zhǔn)系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)透鏡、捕捉側(cè)光纖束組件340a、投射側(cè)光纖束組件、投射頭或這些元件的組合以將光束與捕捉側(cè)光纖束組件340a進(jìn)行對準(zhǔn)。

所接收的光束由捕捉頭335a至335n引導(dǎo)到相應(yīng)光檢測器345a至345n上。在一些實(shí)施方式中，相應(yīng)的單模光纖用于傳送每個(gè)波長的信號。在其他實(shí)施方式中，信號可以由多模光纖接收、傳送。在多個(gè)實(shí)施方式中，光檢測器345a至345n可以極為接近捕捉頭335a至335n使得用于從捕捉頭335a至335n到光檢測器345a至345n傳送信號的光纖的長度最小。在又一些實(shí)施方式中，光檢測器345a至345n可以設(shè)置在每個(gè)捕捉頭335a至335n內(nèi)，使得在每個(gè)捕捉頭335a至335中的一個(gè)或更多個(gè)接收鏡片將所接收的光束直接聚焦在相應(yīng)的光檢測器345a至345n上。

每個(gè)光檢測器345a至345n被配置成檢測和測量所接收的每個(gè)波長的光的光強(qiáng)度。在一個(gè)實(shí)施方式中，光檢測器345a至345n是如圖2中所描述的雙波段光檢測器200。然后，來自光檢測器345a至345n的測量被傳輸回控制系統(tǒng)350以用于進(jìn)一步處理和分析。在一些實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)350可以位于中央機(jī)架上并且數(shù)據(jù)可以通過物理鏈路諸如銅或光纖介質(zhì)或者通過通信網(wǎng)絡(luò)被直接傳輸回中央機(jī)架，通信網(wǎng)絡(luò)包括但不限于局域網(wǎng)(lan)、廣域網(wǎng)(wan)、虛擬網(wǎng)絡(luò)、英特網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)或個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。至通信網(wǎng)絡(luò)的連接可以是有線或無線的。在多個(gè)實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)350可以用作反饋回路的一部分以控制測量區(qū)330中的燃燒環(huán)境。在一些實(shí)施方式中，對所接收的信號的一些處理(例如波形平均)可以通過例如現(xiàn)場可編程門陣列(“fpga”)發(fā)生在頭部中以使回到控制系統(tǒng)的帶寬傳輸需求最小。

圖4是根據(jù)多個(gè)實(shí)施方式的用于寬間隔波長tdlas400的方法的流程圖。在框405處，在目標(biāo)物質(zhì)的選定吸收譜線波長處選擇激光束。在一些實(shí)施方式中，如在下文關(guān)于框420更詳細(xì)地描述的，可以根據(jù)在要被生成的每個(gè)激光束之間進(jìn)行切換的tdm方案生成激光束，而在其他實(shí)施方式中，可以同時(shí)生成激光束。在一個(gè)實(shí)施方式中，在至少第一波長諸如與100ppm水平的co的檢測相對應(yīng)的一種波長以及第二波長諸如與o2的檢測相對應(yīng)的一種波長處生成激光束。在這個(gè)示例中，第一波長和第二波長還可以是寬間隔的以使其不能由共同的單模光纖傳播。

相反，在框410處，每個(gè)激光束通過針對每個(gè)特定波長的激光束的相應(yīng)單模光纖傳送。光束由相應(yīng)的單模光纖傳送到光纖束組件。例如在一些實(shí)施方式中，投射頭可以包括光纖束組件的全部或部分。在其他實(shí)施方式中，光纖束組件可以和投射頭分開。

在框415處，光纖被布置成光纖束組件。如上文關(guān)于圖1所描述的，在多個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)光纖的遠(yuǎn)端的涂層被剝離，并且，將其原封未動的包層和纖芯布置成三角形結(jié)構(gòu)。這種三角形結(jié)構(gòu)被封裝以形成光纖束。

在框420處，光纖束組件傳輸探測信號穿過測量區(qū)。探測信號可以包括分別在每個(gè)選定波長的分量信號，其中，每個(gè)分量信號通過相應(yīng)的單模光纖傳送。在多個(gè)實(shí)施方式中，僅一個(gè)波長的分量信號可以根據(jù)tdm序列在給定時(shí)間經(jīng)由光纖束組件傳輸。

在框425處，探測信號在隔著測量區(qū)與投射頭間隔開的捕捉頭處被接收。在多個(gè)實(shí)施方式中，捕捉頭可以使用一個(gè)或更多個(gè)接收鏡片以將探測信號引導(dǎo)到多模光纖、相應(yīng)的單模光纖、光纖束組件、光檢測器或適于捕捉頭的特定配置的其他器件。例如在一些實(shí)施方式中，捕捉頭可以采用相應(yīng)的光纖束組件，所述相應(yīng)的光纖束組件可以用于使用與該波長相對應(yīng)的單模光纖來接收每個(gè)波長的分量信號。在另外的實(shí)施方式中，捕捉頭還可以采用如'755專利中所描述的自動對準(zhǔn)系統(tǒng)，所述自動對準(zhǔn)系統(tǒng)基于所接收的波長束光束的所檢測的光強(qiáng)度來動態(tài)地調(diào)節(jié)捕捉頭傾倒和傾斜以保持與投射頭的對準(zhǔn)。在一些實(shí)施方式中，光檢測器可以設(shè)置在捕捉頭內(nèi)，并且捕捉頭可以引導(dǎo)所接收的波長束光束通過自由空間(空氣)直接進(jìn)入內(nèi)部光檢測器。

在框430處，檢測探測信號的每個(gè)分量波長。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)，諸如通過與關(guān)于圖2所描述的雙波段光檢測器200相結(jié)合地使用tdm系統(tǒng)可以設(shè)置能夠檢測每個(gè)分量波長的單個(gè)光檢測器組件。替選地，可以分別使用對每個(gè)選定的波長敏感的單獨(dú)的光檢測器。

在框435處，針對每個(gè)相應(yīng)的分量波長經(jīng)由光檢測器確定光強(qiáng)度。然后，光強(qiáng)度可以由位于捕捉頭中或單獨(dú)地位于遠(yuǎn)程站點(diǎn)的其他部件進(jìn)一步處理，以確定測量區(qū)中目標(biāo)物質(zhì)在探測信號的路徑上的相對濃度。

在可選擇的框440處，基于測量區(qū)中所測量的至少一個(gè)物質(zhì)的濃度來調(diào)節(jié)一個(gè)或更多個(gè)燃燒參數(shù)。燃燒參數(shù)可以包括但不限于燃料成分、濃度、量、空燃比或其他燃料相關(guān)參數(shù)；進(jìn)氣口或閥門參數(shù)；整體爐溫；提供給電弧熔爐中的電極的電壓；或影響測量區(qū)內(nèi)的燃燒特性的任何其他輸入?yún)?shù)。

在一組實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)可以基于確定多個(gè)目標(biāo)物質(zhì)的濃度來調(diào)節(jié)一個(gè)或更多個(gè)燃燒參數(shù)。在一些實(shí)施方式中，目標(biāo)物質(zhì)可以是燃燒過程的各種特征的指示，諸如由燃燒過程產(chǎn)生的燃燒平衡、效率和排放。例如，可以與所測量的co和o2的濃度相對應(yīng)地調(diào)節(jié)空燃比；可以與所測量的co、co2、o2濃度或co、co2和o2的混合等相對應(yīng)地調(diào)節(jié)燃料濃度?？梢曰谙鄳?yīng)的所測量的至少一個(gè)物質(zhì)的濃度調(diào)節(jié)燃燒參數(shù)。

在另外的實(shí)施方式中，可以基于與測量區(qū)的相應(yīng)區(qū)域相對應(yīng)的測量在測量區(qū)的每個(gè)區(qū)域中獨(dú)立地調(diào)節(jié)燃燒參數(shù)。例如，根據(jù)兩對或更多對的投射頭和捕捉頭的測量所得到的測量濃度可以與由每對投射頭和捕捉頭的相應(yīng)的測量路徑所限定的測量區(qū)的區(qū)域相對應(yīng)。因此，基于上述被限定區(qū)域的測量濃度，可以在所限定的區(qū)域中本地地調(diào)節(jié)燃燒參數(shù)。例如，在常規(guī)的熔爐中最直接影響所限定區(qū)域的一個(gè)或更多個(gè)燃燒器可以被識別并且燃燒參數(shù)可以針對所識別的燃燒器單獨(dú)地被調(diào)節(jié)。

圖5示意性地描繪了來自寬間隔波長tdlas系統(tǒng)500中的光纖束組件的多個(gè)纖芯的光束發(fā)散。寬間隔波長tdlas系統(tǒng)500包括接收透鏡535、捕捉頭555和位于傳輸準(zhǔn)直鏡片530后的投射側(cè)光纖束組件505。捕捉頭可以可選地包括在虛線中所示的光檢測器560。如上關(guān)于圖1所述，每個(gè)投射側(cè)光纖束組件505包括具有三個(gè)單模光纖的光纖束。每個(gè)單模光纖傳送相應(yīng)波長的激光。每個(gè)單模光纖的涂層被剝離并且每個(gè)單模光纖以三角形結(jié)構(gòu)布置。消色差雙合透鏡(未示出)或其他合適的準(zhǔn)直鏡片530可以被用于準(zhǔn)直來自光纖束的光。

由于光在焦平面上的橫向偏移，每個(gè)光束將輕微地發(fā)散并且由透鏡535聚焦在捕捉頭鏡片的焦平面的不同位置，隨著投射頭和捕捉頭之間的距離的增加而線性地增加。這種橫向偏移由源自每個(gè)纖芯的發(fā)散錐515、520、525分別示出。光學(xué)路徑x-x、y-y和z-z與三個(gè)錐515、520、525中的每個(gè)的光束相對應(yīng)。因此，當(dāng)被透鏡535聚焦時(shí)，每個(gè)光束被聚焦到空間中不同的點(diǎn)。例如，源自三角形束結(jié)構(gòu)的最上端光纖的具有發(fā)散錐515并且采用光學(xué)路徑x-x的光束聚焦在點(diǎn)540指示的位置。來自右下光纖的具有發(fā)散錐520并且沿光學(xué)路徑y(tǒng)-y行進(jìn)的光束聚焦在點(diǎn)545指示的位置。來自左下光纖的具有發(fā)散錐525并且沿光學(xué)路徑z-z行進(jìn)的光束聚焦在點(diǎn)550指示的位置。因此，當(dāng)光束到達(dá)捕捉頭555時(shí)，捕捉頭555必須被對準(zhǔn)以接收點(diǎn)540、545、555處的與所傳輸光束相對應(yīng)的信號。在多個(gè)實(shí)施方式中，捕捉頭可以包括'755專利中描述的自動對準(zhǔn)系統(tǒng)，并且下文關(guān)于圖6進(jìn)一步詳細(xì)描述。在一些實(shí)施方式中，捕捉頭555可以僅包括用于檢測每個(gè)所傳輸波長的光檢測器560，因此，捕捉頭555、投射頭(未示出)或兩者被調(diào)節(jié)，使得光束由傳感器接收。因此，光檢測器560必須被定位成使得光檢測器560將在傳輸時(shí)間的窗口期間接收點(diǎn)540處的相應(yīng)光束，在傳輸時(shí)間窗口期間接收點(diǎn)545處的相應(yīng)光束，在合適的時(shí)間窗口接收點(diǎn)550處的相應(yīng)光束。

在替代的一組實(shí)施方式中，光束可以被引導(dǎo)成朝向捕捉頭中的相應(yīng)光纖。例如在一些實(shí)施方式中，捕捉頭可以包括捕捉側(cè)光纖束組件，其中，捕捉頭555、捕捉側(cè)光纖束組件、投射頭(未示出)、投射側(cè)光纖束組件505或者這些元件的組合必須通過自動對準(zhǔn)系統(tǒng)對準(zhǔn)，使得每個(gè)波長光束由捕捉側(cè)光纖束組件的光纖束的相應(yīng)纖芯接收。例如在一些實(shí)施方式中，捕捉側(cè)光纖束組件的最頂端光纖可以與投射側(cè)光纖束組件505的最頂端光纖相對應(yīng)，或者捕捉側(cè)光纖束組件的最頂端光纖可以與投射側(cè)光纖束組件505的最頂端光纖的類型相同。類似地，左下處的光纖可以與另一個(gè)相對應(yīng)，并且右下處的光纖也可以與另一個(gè)相對應(yīng)。

圖6是針對寬間隔tdlas系統(tǒng)的自動對準(zhǔn)系統(tǒng)600的系統(tǒng)框圖。自動對準(zhǔn)系統(tǒng)600包括耦接到投射頭平臺675的且與捕捉頭620光學(xué)連接的投射頭605、耦接到捕捉頭平臺665的捕捉頭620。投射頭605經(jīng)由光學(xué)路徑l-l將光信號傳輸給捕捉頭620。投射頭605包括傳輸鏡片610，以及，在多個(gè)實(shí)施方式中可選地包括光纖束組件615。捕捉頭620包括接收鏡片625、可選的光纖束組件630(在虛線中示出)以及傳感器635。

投射頭平臺675耦接到一個(gè)或更多個(gè)控制裝置670，并且捕捉頭平臺665耦接到一個(gè)或更多個(gè)控制裝置660?？刂蒲b置660、670中的每個(gè)以連通的方式耦接到電子控制器655。電子控制器655耦接到控制系統(tǒng)640。捕捉頭620的傳感器635也以連通的方式耦接到控制系統(tǒng)640，向控制系統(tǒng)640提供測量數(shù)據(jù)用于基于所測量的信號的其他計(jì)算和功能中的基于反饋的對準(zhǔn)控制。在多個(gè)實(shí)施方式中，傳感器635包括如上文關(guān)于圖2所描述的雙波段檢測器。控制系統(tǒng)640包括處理器645、存儲器650以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)680?？刂葡到y(tǒng)可以包括可以被存儲在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)680上并且被加載到系統(tǒng)存儲器650中的各種計(jì)算機(jī)指令和軟件元件。系統(tǒng)存儲器650可以包括但不限于可編程可閃速更新的只讀存儲器(rom)或隨機(jī)存取存儲器(ram)等。

每個(gè)捕捉頭和投射頭分別附接到捕捉頭平臺665和投射頭平臺675。捕捉頭平臺665和投射頭平臺675沿至少兩個(gè)自由度軸線可調(diào)節(jié)。例如在一組實(shí)施方式中，捕捉頭平臺和投射頭平臺可以使得傾倒和傾斜能夠圍繞正交于光軸l-l的軸線，并且圍繞光軸l-l旋轉(zhuǎn)。在另外實(shí)施方式中，捕捉頭平臺665和投射頭平臺675還可以沿正交于光軸l-l的平面?zhèn)认蛞苿樱约把毓廨Sl-l橫著向前和向后移動。傾倒、傾斜、旋轉(zhuǎn)、側(cè)向和軸上移動可以由一個(gè)或更多個(gè)相應(yīng)的控制裝置660、670驅(qū)動?？刂蒲b置660、670包括但不限于伺服電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)、氣動驅(qū)動器、液壓驅(qū)動器或任何其他用于調(diào)節(jié)捕捉頭平臺665和投射頭平臺675的位置的驅(qū)動的電動機(jī)械裝置。根據(jù)另一組實(shí)施方式，投射頭605和捕捉頭620的每個(gè)部件可以被獨(dú)立地控制，其中，每個(gè)部件被安裝在單獨(dú)的可調(diào)節(jié)級上。例如在多個(gè)實(shí)施方式中，傳輸鏡片610、光纖束組件615、投射頭605、接收鏡片625、可選的捕捉側(cè)光纖束組件630、光檢測器635和捕捉頭620中的任何或所有可以被安裝在獨(dú)立的可調(diào)節(jié)級上。

控制裝置660、670可以由電子控制器655控制。在系統(tǒng)對準(zhǔn)期間，多個(gè)實(shí)施方式需要控制系統(tǒng)640監(jiān)視由傳感器635所檢測的接收激光的光功率。未對準(zhǔn)將減小接收信號的光功率。在自動對準(zhǔn)期間，控制系統(tǒng)640測量來自傳感器635的檢測信號并且引導(dǎo)電子控制器655使控制裝置660、670中的一個(gè)或兩個(gè)沿一個(gè)方向移動預(yù)定位移。然后，控制系統(tǒng)640再測量檢測信號。如果信號增加，則控制系統(tǒng)640引導(dǎo)電子控制器655使控制裝置660、670繼續(xù)沿相同方向逐步移動直到信號不再繼續(xù)增加。然后，控制系統(tǒng)640將引導(dǎo)電子控制器655使一個(gè)或更多個(gè)控制裝置660、670的其他控制裝置沿著正交于之前的軸線的軸線移動。可以以這種方式進(jìn)行傾倒、傾斜、側(cè)向以及橫向移動以對準(zhǔn)投射頭605和捕捉頭620。以這種方式，傳感器635出于自動對準(zhǔn)目的提供反饋給控制系統(tǒng)640。在其他實(shí)施方式中，投射頭和捕捉頭可以沿著多個(gè)軸線同時(shí)地、以可替換地方式或者順序地一次一個(gè)軸線地對準(zhǔn)。在一些實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)640可以僅將所測量的信號水平轉(zhuǎn)發(fā)給電子控制器655，然后，電子控制器655可以根據(jù)所測量的信號水平進(jìn)行對準(zhǔn)過程。在其他實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)640可以無需電子控制器655直接向控制裝置660、670發(fā)送控制信號。在多個(gè)實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)640可以獨(dú)立地或者以組合方式移動捕捉頭平臺665和投射頭平臺675。

由于光纖束組件的纖芯的橫向偏移(即在焦平面上的偏移)，每個(gè)所傳輸?shù)墓馐鴮⑤p微地發(fā)散。因此，當(dāng)未被接收鏡片625準(zhǔn)直時(shí)，光束將被聚焦在空間中不同的點(diǎn)。因此，當(dāng)被系統(tǒng)自動對準(zhǔn)時(shí)，可能需要對應(yīng)于來自光纖束的每個(gè)纖芯的每個(gè)信號的多個(gè)對準(zhǔn)。在一些實(shí)施方式中，控制系統(tǒng)640可以針對與每個(gè)相應(yīng)的纖芯相對應(yīng)的每個(gè)波長光束來運(yùn)行自動對準(zhǔn)過程。因此，捕捉頭620必須被對準(zhǔn)使得傳感器635接收來自投射側(cè)光纖束組件615的相應(yīng)的波長光束。

在多個(gè)實(shí)施方式中，自動對準(zhǔn)過程可以在實(shí)際操作前進(jìn)行，并且針對每個(gè)接收波長光束的對準(zhǔn)位置可以由電子控制器655和/或控制系統(tǒng)640存儲，并且捕捉頭620可以被調(diào)節(jié)到與所傳輸?shù)牟ㄩL光束相對應(yīng)的所存儲的位置中的每個(gè)位置。在其他實(shí)施方式中，捕捉頭620的對準(zhǔn)可以在每個(gè)光束被傳輸時(shí)被實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。

在一個(gè)方面，實(shí)施方式可以采用控制系統(tǒng)640執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式的方法。根據(jù)一組實(shí)施方式，這樣的方法的過程的一些或全部由控制系統(tǒng)640響應(yīng)于執(zhí)行一個(gè)或更多個(gè)順序的一個(gè)或更多個(gè)指令的處理器645來進(jìn)行。一個(gè)或更多個(gè)指令可以被并入操作系統(tǒng)和/或可以包括在存儲器650中的諸如應(yīng)用程序的其他代碼中。這樣的指令可以從計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)680讀取到諸如一個(gè)或更多個(gè)存儲裝置(未示出)的存儲器650中。

替換的二色光束組合器架構(gòu)

圖7示出了根據(jù)多個(gè)實(shí)施方式的用于使用二色光束組合器700以單模操作從單個(gè)投射頭向相對應(yīng)的單個(gè)捕捉頭傳輸寬間隔波長光束的替換架構(gòu)。二色光束組合器700被設(shè)置在寬間隔波長tdlas系統(tǒng)的傳輸投射頭、捕捉頭或者投射頭和捕捉頭兩者中。

二色光束組合器700包括具有第一二色元件705和第二二色元件710的殼體730。二色元件705、710中的每個(gè)用作二色光束分束器或者反射特定波長或特定范圍的波長的光的鏡子，同時(shí)允許其他波長的光穿過。例如根據(jù)一組實(shí)施方式，單模光纖715可以用于傳輸2330nm波長光，單模光纖720用于傳輸1350nm光，以及單模光纖725用于傳輸760nm光。因此，二色元件705、710被選定以使得2330nm光能夠穿過，其中，二色元件705反射1350nm的光，并且二色元件710反射760nm的光，但是也允許1350nm的光穿過。

因此，每個(gè)波長的激光束經(jīng)由適于該波長的相應(yīng)的單模光纖715、720、725進(jìn)入二色光束組合器700，其中，每個(gè)單模光纖715、720、725光耦接到殼體730。殼體730，單模光纖715、720、725以及二色元件705、710被配置并且對準(zhǔn)以產(chǎn)生通過準(zhǔn)直透鏡735在殼體730的出口光闌處被準(zhǔn)直的組合波長的光束。

使用二色光束組合器700架構(gòu)時(shí)，可以使用tdm或wdm配置。例如根據(jù)一組實(shí)施方式，可以以替換的方式傳輸多個(gè)波長的光，其中，在給定時(shí)間僅傳輸一個(gè)波長的光。在使用tdm配置的實(shí)施方式中，捕捉頭可以包括用于直接接收傳輸信號的光檢測器。替選地，可以使用相對應(yīng)的捕捉側(cè)二色光束(去)組合器。根據(jù)另一組實(shí)施方式，可以使用wdm配置，其中，同時(shí)傳輸每種波長的光。在這樣的配置中，可以使用對應(yīng)的二色光束組合器組。

當(dāng)使用一對對應(yīng)的投射側(cè)和捕捉側(cè)二色光束組合器700時(shí)，正如投射側(cè)二色光束組合器可以用于產(chǎn)生組合波長的光束，捕捉側(cè)二色光束組合器可以用于對組合波長的光束進(jìn)行去組合。例如在一些實(shí)施方式中，投射側(cè)二色元件705、710可以被選定以使得2330nm光能夠穿過，其中，二色元件705反射1350nm的光，并且二色元件710反射760nm的光，但是也允許1350nm的光穿過。在接收側(cè)，二色元件705、710同樣可以被選定以使得2330nm光能夠穿過，但是其中，在捕捉側(cè)的二色元件710反射760nm的光，同時(shí)允許1350nm和2330nm的光穿過，在捕捉側(cè)的二色元件705反射1350nm的光，但是允許2330nm的光穿過。

在另外的實(shí)施方式中，二色光束組合器還可以結(jié)合關(guān)于上述實(shí)施方式所描述的光纖束組件以及關(guān)于光纖束組件所描述的自動對準(zhǔn)系統(tǒng)使用。

雖然為了便于說明，文中描述的方法和處理的過程以特定的順序進(jìn)行描述，但是除非上下文另有說明，否則可以根據(jù)多個(gè)實(shí)施方式再排序、添加和/或省略多個(gè)過程。另外，關(guān)于一個(gè)方法或處理所描述的過程可以與其他所描述的方法或處理組合，同樣地，根據(jù)特定結(jié)構(gòu)架構(gòu)和/或關(guān)于一個(gè)系統(tǒng)所描述的系統(tǒng)部件可以被組織在可替換的結(jié)構(gòu)架構(gòu)和/或整合于其他所描述的系統(tǒng)內(nèi)。因此，雖然為了便于說明且示出這些實(shí)施方式的示例性方面，在具有或不具有某些特征的情況下描述了多個(gè)實(shí)施方式，但是除非上下文另有指示，否則文中關(guān)于特定實(shí)施方式描述的多個(gè)部件和/或特征可以被替代、添加和/或從其他所述實(shí)施方式之中減去。因此，雖然在上文中描述了多個(gè)示例性實(shí)施方式，但是將理解的是，本發(fā)明旨在涵蓋本文權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有修改和等同方式。