波长光强分束器与光谱导数的实现

根据光谱导数原理，设计了波长光强分束器，它能对光束实现光强和波长的空间分离，获得满足一阶光谱导数条件的两束光。开发了一种双光束双波长导数光谱技术，在物理上实现了光谱求导。使用波长光强分束器获得两束满足一阶光谱导数条件的光束，互补调制该两束光到同一个光电探测器进行差分，探测器输出差分信号到计算机进行处理，扫描波长从而获得光谱的一阶导数。实验验证了系统的可行性，并测出氙灯发射谱的导数光谱，发现其分辨率和光谱的精细结构都比其发射谱好。     

多组分固体粉末的光声检测

为了快速无损地鉴别物质的成分,提高光声光谱(PAS)检测多组分固体粉末物的能力,对光声光谱固体颗粒物检测系统和光声信号提取分析方法进行了研究。根据R-G理论,优化设计了基于传声器的非共振圆形光声池。组建了由大功率氙灯、斩波器、锁相放大器、光栅单色仪、数据采集系统和光声池等主要部件构成的系统。采用高灵敏度的声探测器和透过率高的光窗,使用低噪声高信噪比(SNR)放大电路,增强光声信号的强度。实验证实,检测系统性能稳定可靠。采用小波分析提高光声信号分析能力。将硝基化合物粉末和硫酸铜粉末混合物光声信号与两种物质各自的光声信号分析对比,方便准确快速地判断两种物质的存在,为物质鉴别提供依据。     

差动式光声检测及其应用

本文介绍了差动式光声检测技赤，设计出了适于这种检测的光声池。差动式光声检测就是采用两个性能基本一致的光声池串联地放在同一光路上进行检测.前面的光声池称为B池（参考池），后面的光声池称为A池（样品池）。为了消陈光声池的本底信号，利用A池本底信号减去B池本底信号，通过调节电路的差动式方法，使（A～B）池本底信号趋于零. 利用差功式检删技术，在CO2激光发射波长内测定了各种红外窗口材料及某些气体的吸收系数、硅烷磷烷的激光光声光谱及缓冲气体对光声信号的影响等。     

多波长光声信号的时域与频域比较

为了分析在不同激发波长下不同组织/目标光声信号的时域与频域特点和差异,根据光声信号产生的基本原理,采用光声信号时域和频域分析方法,设计了石墨仿体和离体组织等不同样品的多光谱光声实验。结果表明,样品的光声信号在时域与频域所展示的性能有很大的不同,不同样品的光声信号的声谱是不同的,且在不同激发波长下的声谱的峰值所对应的频率均相同,因而可以用于组织特性的描述、组分识别等用途。此研究有助于利用光声成像实现组织识别,并为进一步利用频谱分析方法研究多光谱光声成像奠定了基础。     

小型化光声光谱气体传感器研究进展

光声光谱技术用于探测痕量气体的浓度,小型化集成的光声光谱气体传感器利于实现便携式在线检测。光声探测作为光声光谱的关键技术决定了系统的灵敏度和体积,小型化的光声探测系统的核心是微型吸收单元和声光谐振器。总结了近年来光声光谱气体传感器在小型化与集成方面的进展,分析并比较三种光源、微型吸收单元以及小型化声光谐振器的研制进展以及各自利弊。介绍了北京航天控制仪器研究所近年的研究成果,采用共振管增强的石英音叉作为紧凑型封装的声光测量器件,通过铥钬共掺的光纤放大器实现波长为2 mm,功率为200 m W的激光输出,提高了测量精度,实现对氨气和二氧化碳的同时测量。     

光声喇曼光谱中线光声信号的影响

本文探讨了光声喇曼光谱中线性光声信号对灵敏度，探测极限和频移影响，导出了连续和脉冲光声喇曼光谱中线性光声信号的普适表达式，进而导出了光声喇曼光谱的信噪比和探测及限，理论值与实验值基本一致。     

基于光声光谱法的光纤气体传感器研究

论述了光声光谱信号的产生。提出用光纤相位传感器代替传统的微音器检测光声信号 ,讨论了光纤中光波的相位变化与光声信号的关系。设计了光学长程结构 ,有效增加了对光功率的吸收。用染料激光器作光源对SO2气体浓度进行测量。实验表明 ,最低检测灵敏度可达 1 2× 10 -10 。由于采用光谱技术与光纤技术相结合 ,使研制的传感器具有较高的灵敏度 ,信号的传输通道具有强的抗电磁干扰及防燃防爆能力。气体探头体积小 ,响应速度较快。信号处理电路具有较强的抑制噪声干扰能力。该传感器及其系统在灵敏度、精度、响应时间等性能指标上达到了检测气体含量要求     

光声喇曼光谱中线性光声信号的影响

本文探讨了光声喇曼光谱中线性光声信号对灵敏度、探测极限和频移的影响，导出了连续和脉冲光声喇曼光诸中线性光声信号的普适表达式，进而导出了光声喇曼光谱的信噪比和探测极限，理论值与实验值基本一致     

基于超窄线宽激光器的多气体光声光谱检测研究

针对多组分痕量气体检测中精确度差、灵敏度低等问题,设计了基于光源波长扫描技术的光声光谱式多组分痕量气体检测系统。系统采用单一超窄线宽半导体激光器作光源,设计了一阶纵向共振式多光程吸收光声池,通过正弦信号对光源波长进行调制,并结合二次谐波信号检测技术和超窄线宽激光特性,有效地消除了吸收池内的背景噪声和光源抖动的影响,实现...     

光纤法珀声发射传感器的双波长优化稳定方法

提出一种采用优化设计方法改进的双波长稳定方法,能解决光纤法珀声发射传感器输出信号衰减与失真问题。分析双波长稳定原理并建立稳定优化模型。设计光纤法珀声发射传感器的双波长稳定方案,采用1×2密集波分复用器产生两路处于正交状态的输出信号,波分复用器滤波波长用优化模型求解。试验结果表明这种稳定方法具有无源与精度高的优点,当法珀腔长度变化范围为0~2μm,双波长最大正交误差为11%,能满足光纤法珀声发射传感器工作点的稳定要求。     

时间分辨一阶导数光谱实现技术

设计一套时间分辨导数光谱的实验装置,用三棱镜对从单色仪出射的波长为入的单色光进行光强分柬,利用斩波器的时间分辨作用获得了双波长光束,同时利用斩波器的互补调制功能使这两束光实现差分,得到一阶导数光谱.通过实验验证了该方法可以快速准确地实现一阶导数光谱,而且导数谱比其零阶谱具有更高的分辨率.     

基于1665 nm激光器测量甲烷气体浓度的研究

介绍了一种以1665 nm分布反馈(DFB)激光器为光源,使用双光路差分吸收光谱技术(DAS)测量甲烷浓度的检测系统。双光路差分吸收光谱技术能有效抑制由于光源光强变化、探测器零点漂移等因素所引起的测量的不准确。文中对这种检测方法进行了理论和实验分析,系统的最小探测浓度为100×10-6,响应时间约为14 s。     

一种新型的光谱自动测试系统

在研究了传统的光源和光探测器光谱特性测试技术的基础上,采用热释电探测器、单色仪及自动扫描器、锁相放大器和虚拟仪器技术同期怀 新型的光谱自动测试系统。该系统拓宽了光谱测试范围,提高了自动化程度和适用性。集成的ＬａｂＶＩＥＷ平台使系统具有很强的数据采集和处理功能,并使用户具有进一步优化系统的广阔空间。     

可调谐激光波长调制技术检测氧气浓度

为了克服传统方法检测氧气浓度的一些弊端,提出了一种采用可调谐激光二极管吸收光谱法结合锁相放大的检测技术.通过改变激光二极管的驱动电流使输出波长变化扫描通过氧气的吸收峰,然后利用锁相放大技术对吸收光谱的谐波进行检测分析.利用半导体激光能量高、单色性好、输出波长可随电流调制的特点和锁相放大检测微弱信号的优势来提高信噪比与检测精度.对不同浓度的氧气进行了实际检测,可得检测线性相关系数为0.99,检测极限质量浓度为1142.86 mg/m3,且该方法具有较好的稳定性及抗干扰性.     

双辅助光作用下半导体光放大器性能分析

半导体光放大器以其良好的非线性在全光网络中具有广泛应用,但较长的载流子恢复时间一直是制约其用于超快全光信号处理的速率瓶颈,基于包含自发辐射噪声的半导体光放大器模型,探讨了提高半导体光放大器增益恢复时间的有效途径,通过对制约透明波长移动,增益饱和与有效载流子寿命的相关因素进行数值分析,得出以下结论:与单辅助光相比,采用双辅助光可以在不牺牲信号增益的前提下进一步缩短载流子寿命,因而是提高半导体光放大器增益恢复时间的有效途径,这一点对工程设计和应用具有一定的指导意义.     

面向6G的拉曼微结构光纤放大器设计

为了满足6G系统对未来光通信网络的要求,利用掺 GeO₂微结构光纤设计了一种多泵浦拉曼光纤放大器,该方案能够解决适用于6G系统需求的 拉曼光纤放大器中谱宽窄、输出增益低且不平坦的问题。在理论上,运用四阶龙格-库塔法 对经典拉曼耦合波微分方程进行求解;在结构上,通过合并两对具有相同波长的泵浦光,来 减少泵浦个数、简化结构,同时采用级联两段微结构光纤的方法,使信号光增益在拉曼放大 器的输出端实现前放大,后补偿。实验结果表明,在100 nm的谱宽范 围内,放大器的平均增益高达35.72 dB,增益波动小于±0. 43 dB。     

高光束质量闲频光谐振中红外MgO:PPLN光参量振荡器

报道了采用纳秒脉冲激光器泵浦基于掺杂氧化镁周期极化铌酸锂(MgO:PPLN)晶体的高光束质量、闲频光谐振中红外光参量振荡器。通过选取曲率半径为200 mm的凹面输入镜和平面输出镜来建立平凹腔,实现了高光束质量的近-中红外激光输出。当输入的最大泵浦能量为21 mJ时,输出信号光和闲频光的最大能量分别为3.2 mJ和1.12 mJ,对应信号光和闲频光的斜效率分别为24%和9%。通过在25～200℃范围内改变MgO:PPLN晶体温度,实现信号光波长1.505～1.566μm和闲频光波长3.318～3.628μm的激光调谐输出。由于闲频光单谐振的光参量振荡器具有较大的衍射损耗和光束发散角,可以提高输出闲频光的光束质量。采用刀口法测量得到中红外激光在两个正交方向的光束质量因子分别为M_x²≈1.2和M_y²≈1.2。     

一种基于差动放大器的超高速脉宽调整电路

设计了一种用于超高速A/D转换器的脉宽调整电路。以基准输出电压为参照,利用差动放大器输出控制时钟输出占空比,最高可工作在1.7 GHz时钟频率下,锁定精度为50%±1%;拥有20%～80%占空比输入,且能很好地抑制时钟抖动。电路采用0.18μm工艺制作,芯片面积为0.3 mm×0.1 mm,在1.9 V电源电压下,功耗小于40 mW。     

人鼻咽癌细胞株SUNE-1和CNE-1的光声光谱研究

为了解人鼻咽癌细胞的光生物学特性，采用单光束光声光谱技术对2株人鼻咽癌细胞SUNE-1、CNE-1进行了研究，获得了它们的归一化光声光谱。结果发现，在波长420nm附近，它们的光声光谱都存在吸收峰；在波长380～700nm内，SUNE-1的光谱吸收强度大于CNE-1。研究结果表明SUNE-1和CNE-1的光生物学特性存在显著差异，为鼻咽癌的研究提供了一种新途径。