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。     

单激光源谐波遥感探测甲烷研究

提出了一种利用单一可调谐外腔二极管激光 (ECDL)及谐波探测技术对甲烷进行现场、实时遥感探测方案。通过理论推导计算出该方案在甲烷 2ν3 吸收带的R6支吸收线上理论最小可探测路径 积分浓度为 87× 10 -9。根据该方案建立了实验系统 ,实验结果验证了该方案的可行性并估算出实验最小可探测甲烷的路径 积分浓度为 4 2 0× 10 -9。     

基于波长调制光谱提高光子计数的信噪比

光子计数广泛应用于微弱光信号检测中,而光子计数的Poisson统计特性导致光子计数的散粒噪声为√N.为了提高光子计数光谱信噪比,采用了波长调制法,即将波长调制的连续激光通过声光调制器的通断控制转化为弱激光脉冲,探测到的光子计数值经过数模转换后,由锁相放大器进行解调.实验中,光子计数荧光光谱来自于Cs原子的D2线6P3/2→6S1/2(F=4)跃迁,荧光光子被探测到的概率为35%.测量结果表明:对二次谐波获得了最大为51 dB的信噪改善比,残余噪声为7.54μV,最小可探测光子数约为3×10-4光子/脉冲.相关研究可应用于单分子及冷分子高分辨光谱的测量.     

Accurate quantitative CF-LIBS analysis of both major and minor elements in alloys via iterative correction of plasma temperature and spectral intensity

The chemical composition of alloys directly determines their mechanical behaviors and application fields.Accurate and rapid analysis of both major and minor elements in alloys plays a key role in metallurgy quality control and material classification processes.A quantitative calibration-free laser-induced breakdown spectroscopy (CF-LIBS) analysis method,which carries out combined correction of plasma temperature and spectral intensity by using a secondorder iterative algorithm and two boundary standard samples,is proposed to realize accurate composition measurements.Experimental results show that,compared to conventional CF-LIBS analysis,the relative errors for major elements Cu and Zn and minor element Pb in the copperlead alloys has been reduced from 12％,26％ and 32％ to 1.8％,2.7％ and 13.4％,respectively.The measurement accuracy for all elements has been improved substantially.     

电流调制激光引入的非稳散粒噪声的测量

利用锁相放大器,结合对Labview 软件编程,研究了电流调制激光引入的非稳散粒噪 声。通过对噪声功率谱的多次平均和快速傅立叶变换,有效地测量了非稳散粒噪声的频谱特性,研究结果表明非稳散粒噪声具有确定的相位依赖特性。     

磁光阱中铯冷原子碰撞损失率系数的测量

利用磁光阱(MOT)技术获得了铯冷原子。通过观测磁光阱在装载过程中冷原子云荧光强度的变化,测量了不同俘获光功率下铯冷原子的碰撞损失率系数。在单个阱中完成了对碰撞损失率系数的测量。同时研究发现铯冷原子的碰撞损失率系数依赖于俘获光功率并随其增加而增大,该实验结果与Gallagher-Pritchard理论模型给出的结果一致,验证了辐射逃逸和精细结构交换碰撞是造成磁光阱中原子损失的主要原因,对于进一步提高磁光阱的俘获效率有重要意义。     

采用射频频率调制光谱实现半导体激光器稳频

利用半导体激光器可直接对注入电流进行高速调制的特点，将20MHz射频(RF)信号直接加在半导体激光器的高频调制端口，射频信号的一部分经过相移器后，与雪崩光电探测器(APD)所探测的饱和吸收光谱信号进行混频，经低通滤波器后产生了类色散曲线；将半导体激光器的输出频率稳定在铯原子D2线的^6S1/2(F=4)→^6P2/2(F'=5)的超精细跃迁线上，实验所测的10s内典型的频率起伏小于1MHz；这种稳频技术不需锁相放大器，具有可避免低频段较高的强度噪声和较大的频率捕获范围的优点。     

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...     

墙面靶材料用于激光遥感探测气体的反射特性实验研究

通过实验研究了在强背景光、反向散射条件下 ,十余种建筑物墙面靶材料在波长λ =1 5 5 μm下的反射特性。利用调制光谱技术 ,通过与标准反射参考板的比对测量 ,得到了这几种墙面靶材料的双向反射分布函数。其结果为设计气体遥感探测仪器信号放大器的动态范围、测试距离以及理论计算最低探测灵敏度提供了必要的实验依据     

数字伺服系统实现激光器频率长期锁定

报道了一种用共焦法布里-珀罗(F-P)腔和稳定的He-Ne激光对受控半导体激光器进行长时间频率锁定的方法:稳定的He-Ne激光作为参考标准.通过信号发生器和高压放大器扫描共焦F-P腔,同时将He-Ne激光与受控激光注入F-P腔,得到He-Ne激光与受控激光的透射峰信号,将探测到的透射峰信号输入到数据采集卡中,用LabVIEW软件编写的程序可以确定扫描腔体时所有峰的位置,计算出He-Ne激光透射峰和受控激光透射峰的相对位置.与设定值比较,产生反馈电压信号使受控激光器频率稳定在设定值,将He-Ne激光的稳定性转移到受控激光上.利用此方法,实现了将半导体激光器(DL100)的激光频率稳定在所选择的波数为11716.1706 cm-1的位置,一小时频率漂移小于±2 MHZ.