Gerhard Totschnig

1.8??m vertical-cavity surface-emitting laser absorption measurements of HCl, H2O and CH4

A 1.8 µm wavelength single frequency InGaAlAs–InP vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) was used successfully for the first time for high resolution absorption spectroscopic measurements. As a demonstration of the multi-species measurement capability, spectra of HCl, CH4 and H2O gases were measured at pressures ranging from 0.07 to 1.5 bar and compared with calculations based on the HITRAN2000 database. In general, good agreement was observed. The laser threshold was 0.9 mA, the temperature tuning rate was 0.125 nm K−1 (0.38 cm−1 K−1) and the current tuning rate was 0.9 nm mA−1 (2.75 cm−1 mA−1). A continuous mode-hop-free single frequency current tuning range of 8.4 cm−1 (2.8 nm) was achieved using a 0–4.1 mA driving current. Single frequency VCSELs show a variety of advantages compared to edge emitting semiconductor lasers, such as wide current tuning range, very high tuning speeds (MHz) and therefore very good time resolution, little susceptibility to optical feedback and low manufacturing costs. The availability of long wavelength single frequency VCSELs (1.3–2 µm) should make VCSEL the preferred choice for diode-laser gas sensing and process control applications and help to significantly expand the application fields for infrared diode-laser gas sensors.

Multiplexed continuous-wave diode-laser cavity ringdown measurements of multiple species

Rapid cavity ringdown measurements of multiple broadband absorbing species (methanol and isopropanol) in gas mixtures have been recorded with two multiplexed continuous-wave distributed-feedback diode lasers operating near 1.4 mum. A measurement sensitivity of 2.4 x 10(-9) cm(-1) for a 4.3-s averaging time was achieved in a 39.5-cm-long static cell with 99.94% reflectivity mirrors. This corresponds to a water-vapor detection limit of less than 2 ppb (parts in 10(9)) for the strong H(2)O lines near 1.4 mum. The shot-to-shot noise of the decay time constant tau was approximately 0.3-0.7%, and ringdown acquisition rates as great as 900 Hz were achieved.

Spektroskopischer Einsatz neuer langwelliger (bis 2 μm) Diodenlaser (VCSEL) für schwierige Bedingungen (Spectroscopic Application of Long-Wavelength (< 2 μm) VCSEL Diode Lasers)

Abstract Oberflächenemittierende Diodenlaser (engl. VCSEL, Vertical-cavity surface-emitting laser) werden zur raschen direkten In-situ-Molekülspektroskopie eingesetzt. Nach dem Verfahren der Absorptionsspektroskopie mittels durchstimmbarer Diodenlaser wird Sauerstoff bei 760 nm, Ammoniak bei 1540 nm, Methan bei 1680 nm sowie Chlorwasserstoff und Wasser bei 1810 nm detektiert. Druckverbreiterte und hochaufgelöste Spektren werden gezeigt und das Prinzip eines langzeitstabilen Spektrometers vorgestellt. Die Wellenlängenmodulation der VCSEL mit der Temperatur und dem Strom wird untersucht. Während der Temperaturkoeffizient in etwa derselbe ist wie für herkömmliche Diodenlaser im nahen Infrarot (DFB-Laser), lassen sich VCSEL deutlich weiter mit dem Strom durchstimmen. Darüber hinaus können VCSEL thermisch wesentlich schneller moduliert werden als konventionelle Kantenemitter. Repetitionsraten bis 5 MHz werden demonstriert. Die neu eröffneten Anwendungsfelder im Hinblick auf den weiten, modensprungfreien Durchstimmbereich (Messung bei hohem Druck, mehrere Spezies, Temperaturverteilungen) und die rasche Modulierbarkeit (Messung extrem transienter Prozesse) werden diskutiert. Weiter werden spektroskopisch interessante Eigentümlichkeiten der VCSEL (geringer Schwellstrom und Strombedarf als Vorteil für batteriebetriebene mobile Geräte, Austestmöglichkeit auf der Waferebene) beleuchtet. Die langwelligen VCSEL mit λ > 1 μm auf InP-Basis existieren noch nicht lange. Es wird angenommen, dass diese demnächst verstärkten Einzug in die Molekülspektroskopie halten werden und das Einsatzgebiet von auf Diodenlasern basierenden Geräten beträchtlich nach höheren Drücken und schwierigen Bedingungen hin erweitern werden.

The Potentials and the Benefits of Intensified RES Cooperation Between the European Union and Its Neighbours

This chapter provides a brief summary of key results and findings of the BETTER project, focussing on how to bring the European Union (EU) and its neighbouring regions—namely North Africa, Turkey and the Western Balkans—closer together through renewable electricity (RES-E) cooperation. The core objective of the BETTER project has been to address cooperation mechanism opportunities between the EU and its neighbouring countries, as defined in Article 9 of the EU Renewable Energy Directive 2009/28/EC (hereafter RES Directive). Article 9 refers to Joint Projects with Third Countries and allows EU Member States to partially fulfil their RES targets in a cost-effective manner with RES-E generated in neighbouring countries.