基于LabVIEW的气体高分辨率光谱探测系统

搭建了一套基于LabVIEW的实时、在线气体高分辨率光谱探测系统,采用离轴入射腔增强吸收光谱技术,将外腔式二极管激光器(ECDL)作为激光光源,实现了粗细两种扫描方式的光谱测量,获得了CO2分子在6358.65cm-1处的弱吸收谱峰、吸收光谱强度、线宽与气体浓度的关系,采用该吸收峰使整个系统的最小探测灵敏度达1.1×10-6 cm-1。在波数为6450～6530cm-1范围内,所获得的CO2分子振动转动光谱与模拟结果基本一致。实验结果表明该系统不仅可行,而且具有较高的探测灵敏度和光谱精度,能满足气体不同光谱的探测需求。     

光学谐振腔增强碘分子调制转移光谱

提出了一种新的高灵敏激光光谱技术——激光双频相位调制环形腔增强调制转移光谱技术。该技术采用单一晶体实现激光双频相位调制，在满足环形腔高精度锁定的同时，又结合了调制转移光谱技术的高灵敏度、高分辨率、无多普勒背景的优点和环形谐振腔增强技术在提高谱线信噪比方面的优势；由此，实验观察到^127I2分子在532nm波段高信噪比的超精细结构光谱。与传统调制转移光谱技术相比，该技术在提高微弱吸收光谱信号的探测灵敏度方面具有明显的优势，在高灵敏、高分辨光谱检测和激光稳频方面将有很好的应用前景。     

NH3的腔增强吸收光谱检测技术

为了研究腔增强吸收光谱技术是否能用于NH₃气体浓度的检测,采用扫描腔长的方法,以分布反馈式可调谐半导体激光器作光源,用两块高反射率平凹透镜（反射率约为99.9%,曲率半径约为1m）组成的光学谐振腔作吸收池,搭建腔增强吸收光谱装置。在34cm长的吸收池内测量NH₃气体分子在1.5μm附近的弱吸收谱线;通过不断增加NH₃气体浓度来改变腔内压强,每充入一次NH₃都测量并保存一次吸收光谱。通过数据处理,分析谱线宽度随气体浓度变化的关系以及吸收度随腔内压强增加的变化情况,发现都能呈现出良好的线性关系,并对残差噪声进行统计分析,得到了3.3×10-8cm-1的最小探测灵敏度。结果表明,高探测灵敏度的腔增强吸收光谱技术,可以实现NH₃气体浓度的测量,并能得到较好的探测精度。     

光腔衰荡光谱方法测量分子的高精密谱线参数

分子吸收光谱数据,包括谱线的位置、强度、压力位移系数及展宽系数等,是研究温室效应、大气环境监测以及星际气体探测等应用的基本参考。随着激光技术的飞速发展,光腔衰荡光谱技术以其极高的探测灵敏度和测量精度,被广泛应用于分子光谱测量。结合各种复杂精密光谱线型,可以获得大量可靠的高精度光谱数据参数。这些结果被用于更新光谱数据库,甚至是检验基本物理定律和常数。主要介绍光腔衰荡光谱测量方法,特别是结合激光锁频技术的精密测量技术,并以一氧化碳、氢分子泛频振转光谱测量为例,介绍其在精密分子光谱参数测量中的应用。     

采用扫描谐振腔进行腔内振铃红外吸收光谱研究

提出了一种新型的连续激光振铃吸收光谱方法，采用由高反射率腔镜组成的谐振腔作气体吸收池，通过压电晶体对谐振腔以4Hz频率进行扫描调制，对连续波激发光源在一定光谱范围内以0．001Hz的低重复频率进行同步光谱扫描，让振铃腔与激光频率形成共振．通过探测腔模的透射峰光强，获得光谱信息．采用该技术在0．5mbar的极低气压下，探测到CO2在6537cm^-1和6577cm^-1附近的弱吸收谱线(10^-27.10^26cm^-1／(molecute．cm^-2)，其检测灵敏度远高于常规红外吸收光谱方法，为气态原子、分子和离子的微量探测提供了高灵敏度的光谱分析方法。     

基于腔反射光控制的腔衰荡光谱测量实验研究

腔衰荡光谱(CRDS)技术是一种高灵敏的激光吸收光谱技术,它实现的关键技术是在腔内激光强度达到一定值时,迅速将激光关断来探测光强的衰减信号.在激光与腔共振时,腔的反射信号迅速减小可以产生低电平来触发由TTL信号控制的声光调制器(AOM)关断激光,从而实现CRDS.在关断激光后用快速响应探测器对腔的衰荡信号进行探测,用L...     

激光探测灵敏度精确测量技术

主要介绍激光探测灵敏度精确测量技术。采用激光光束均匀化整形技术和激光衰减数控调整等先进技术实现对激光探测灵敏度的精确测量,经相关试验验证,对激光探测灵敏度检测可输出激光功率密度范围为0.32×10-6~1.43 W/mm2,不确定度变化范围为2.0%~9.1%,动态范围为66 dB。     

便携式天然气泄漏遥感探测的研究

传统的天然气管道泄漏检测技术效率低、速度慢,难以满足实际应用的需要.近年来以近红外二极管激光吸收光谱为基础的光学传感器由于具有灵敏度高、体积小、重量轻和无需维护等优点而得到了广泛的应用.实验以可调谐二极管激光吸收光谱和谐波探测技术为基础,开展便携式天然气管道泄漏遥感探测技术的研究.其中使用多种常见物质作散射体,模拟野外现场背景,进行气体泄漏的探测,并获得较好的探测极限.整套系统仅重5 kg,具有良好的便携性.     

快速腔长扫描光腔衰荡光谱仪及其中痕量气体测量中的应用

基于PZT快速腔长扫描技术和可调谐连续DFB激光器,搭建了一套快速腔长扫描光腔衰荡光谱探测装置,通过PZT快速腔长扫描实现激光单纵模与光腔纵模的模式匹配与破坏,以完成腔内光信号的独立衰减以及对此衰减过程快慢的测量。实验表明该装置不仅测量灵敏度高达10^-9量级,而且稳定性强,装置简单且易于操作。通过对CH₄气体在1653.72 nm 附近的吸收光谱测量,并用HITRAN数据库模拟校准,验证了该装置的定量测量能力。利用该装置通过固定激光波长测量吸收峰中心值方法对大气中CH4气体含量变化进行了探测。     

腔增强吸收光谱技术研究进展及其应用

腔增强吸收光谱技术具有实验装置相对简单、灵敏度高、环境适应性强等特点,是高灵敏吸收光谱技术的重要组成部分。随着半导体材料和封装工艺的发展,腔增强吸收光谱技术在光路结构、光源选择、以及与其他光谱技术的联合应用方面有了极大的改进和拓展,在环境监测、医疗诊断、国防建设、工业生产等领域有广阔的应用前景。对腔增强吸收光谱技术的研究现状、发展趋势、应用领域等方面进行详细的论述,从腔增强吸收光谱技术的基本物理原理出发,基于不同的光源描述常见的实验配置,其次对改进光路几何结构的系统性能进行相关分析研究,此外概述了腔增强光谱技术与其他技术的联用情况,并总结了目前该技术在不同领域的应用,最后对各装置的发展前景进行了展望。     

石英增强光声传感技术研究进展

主要回顾了近几年石英增强光声传感技术的最新研究进展,展望了未来几年该技术的发展趋势。从石英增强光声传感技术的基本原理开始,介绍了传统的石英增强光声传感器系统的搭建,围绕如何降低系统噪声和进一步提高探测灵敏度展开论述。阐述了定制音叉式石英晶振的建模与设计,详细讨论了如何使用定制的音叉探索新型光谱测声器配置,使探测灵敏度提高两个数量级,并介绍了利用这些定制音叉的泛频振动模式实现减小声音共振腔长度的目的和双气体探测功能。最后讨论了该技术的进一步发展方向。     

大气环境NO3自由基探测技术研究进展

相对于OH自由基是白天大气化学的驱动力,NO₃自由基则是夜间大气中重₃自由基寿命短、浓度低（几百ppt）,使得对其测量具有挑战性。上世纪八、九十年代,主要采用差分光学吸收光谱（DOAS）技术和基质隔离电子顺磁共振光谱（MI-ESR）技术对NO₃自由基进行测量.随着科学技术的快速发展,本世纪初逐渐发展出腔衰荡光谱（CRDS）技术、腔增强吸收光谱（CEAS）技术、激光诱导荧光光谱（LIF）技术和化学电离质谱（CIMS）技术来探测NO₃自由基。综述了国内外大气NO₃自由基探测技术的研究现状和发展趋势,对各种方法的原理、优缺点及应用进行了较为详细的介绍,并总结了其在大型外场观测中测量NO₃自由基所取得的研究进展。     

用高灵敏度激光腔内吸收光谱方法研究分子高振动态的高分辨光谱

描述了激光腔内吸收光谱的工作原理并通过建立的光谱仪对这种方法的可靠性作了探讨.实验表明光谱仪的探测灵敏度极限可达10～(-10)cm～(-1).用该光谱仪测量和分析了HDO分子的(500)带高分辨振转光谱,拟合得到了振转参数.     

光纤激光传感技术及其应用

超高灵敏度的信号探测在石油勘探、地震预报和安全监测等领域都具有重要的应用价值.近年来出现了一种以分布反馈(DFB)光纤激光器为传感元件的新一代光纤传感器,它具有尺寸小、输出激光信号极窄的光谱线宽和极低的噪声等优势,与高分辨率波长解调技术结合可以达到极高的探测灵敏度.介绍了在光纤激光传感技术及其应用技术方面的研究进展,包括线宽仅为3 kHz、尺寸仅为3.6 cm的窄线宽低噪声DFB光纤激光器的研制及其测试,波长分辨率达3.5×10~(-7) pm/Hz~(1/2)的超高分辨率波长解调系统,基于密集波分复用的光纤激光传感网络,以及相关技术在水声和地震波探测中的应用研究.     

可调谐二极管激光吸收光谱技术在探测灵敏度上的探讨

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是利用二极管激光器波长调谐特性,获得被测气体在特征吸收光谱范围内的吸收光谱,从而对污染气体进行定性或定量的分析的一种技术方法.在对痕量气体的监测时一般会采取一定的措施去克服直接吸收型气体传感器的缺陷,提高检测精度.文中概述了TDLAS技术的研究现状,针对近年来国内外出现的基于可调谐二极管激光吸收光谱技术在减小系统干扰,提高探测灵敏度的技术措施,从系统结构处理,调制解调技术,检测装置的处理,检测信号的处理等多个方面作了深入的研讨.     

光电子技术 激光器

0625904基于光纤激光器的微振动信号保真拾取干涉仪〔刊,中〕/俞本立//量子电子学报.—2006,23(4).—551-554(L)0625905便携式天然气泄漏遥感探测的研究〔刊,中〕/樊宏//量子电子学报.—2006,23(4).—537-541(L)传统的天然气管道泄漏检测技术效率低、速度慢、难以满足实际应用的需要。近年来以近红外二极管激光吸收光谱为基础的光学传感器由于具有灵敏度高、体积小、重量轻和无需维护等优点而得到了广泛的应用。实验以可调谐二极管激光吸收光谱和谐波探测技术为基础,开展便携式天然气管道泄漏遥感探测技术的研究。其中使用多种常见物质作散…     

激光相干探测技术及其在导弹武器系统中的应用

激光相干探测技术及其在导弹武器系统中的应用航天工业总公司八五一一研究所孙庆光本文叙述了激光相干探测技术的发展现状与趋势。介绍了激光相干探测技术的基本原理并对相干探测与直接探测作了比较。分析了它的优缺点及其在导弹武器系统中的应用。提出了一些看法和建议。...     

使用MgF_2∶Co激光器的腔内激光光谱学

腔内激光光谱学［１］是一种最灵敏的吸收光谱法。它的实质是将具有窄吸收线的物质放在宽带激光腔内,使该谱线的记录灵敏度急剧增加。这种方法首先用钕玻璃激光器在实验上实现［１～３］,获得１．０６μｍ区一系列气体的腔内吸收光谱。该法在可见光谱区的扩展使用染料激...     

外腔式二极管激光器的低频电压波长调制和谐波探测的实验研究

对单模、可调谐外腔式二极管激光器采用调节激光外腔压电电压的方法实现波长调制 ,利用数字锁相放大器处理光谱信号的高次谐波。通过对 Cs原子 D2 线的谐波探测证明用高于二次的高次谐波探测气体的直接吸收光谱可以获得更高的分辨率和信噪比。     

弱场偏振探测技术灵敏度及噪声的定性分析

弱场偏振探测技术是分子取向探测技术的一种。该探测技术不会破坏无外场取向分子的量子状态从而便于取向后的分子进行各种实际应用,因此这种技术在分子取向的研究中运用较为广泛。详细介绍了弱场偏振探测技术和其改进技术——平衡弱场偏振探测技术的探测原理和实验系统组成,以泰勒级数为基础采用近似方法分析、比较了两种探测技术的灵敏度,探讨了二者的噪声来源和影响。研究发现,在分子取向度较小时,后者的灵敏度比前者较强;探测激光能量涨落较大时,后者的噪声明显低于前者;探测激光能量涨落可以忽略时,二者的噪声大小比较接近。