Superkontinuum-Absorptionsspektroskopie

Als Superkontinuum wird im Allgemeinen sehr breitbandige Strahlung mit einer laser-ähnlichen räumlichen Kohärenz bezeichnet. Moderne Superkontinuum-Lichtquellen emittieren quasi-kontinuierliche Strahlung mit Wiederholraten von 40 MHz und mehr, decken dabei einen Strahlungsbereich vom Ultravioletten bis weit in den Nah-Infraroten, bei gleichzeitigen spektralen Leistungsdichten von mehreren mW/nm, ab. Dies ermöglicht den vielfältigen Einsatz solcher Lichtquellen in verschiedensten Anwendungsgebieten. Am LTT liegt der Fokus auf dem Einsatz der Superkontinuum-Strahlung für die breitbandige Hochgeschwindigkeits-Absorptionsspektroskopie, u.a. zur Multi-Parameter-Detektion in Verbrennungs- und Hochdrucksystemen [1-3].Hierfür wird eine dispersive optische Faser aus der Datenübertragung eingesetzt, um die ursprünglich sehr kurzen Superkontinuum-Lichtpulse zeitlich zu strecken und die resultierenden Wellenlängenscans in der Zeitdomäne per Photodiode und Oszilloskop zu detektieren. Anhand der errechneten Absorbanzspektren, z.B. des Wassermoleküls, kann zum einen dessen Spezieskonzentration im Messvolumen, aber auch die Temperatur bestimmt werden. Dies geschieht durch einen Abgleich von simulierten Theoriespektren mit den experimentell ermittelten, wie in der Abbildung exemplarisch bei einer Temperatur von 546 K und einem Druck von 30 bar dargestellt. Hierzu wurden Messungen in der Hochdruck-/Hochtemperatur-Strömungszelle (HTC²) des LTT durchgeführt, in welcher Kalibrierbedingungen bis etwa 30 bar und 900 K realisierbar sind.