基于量子级联激光器光腔衰荡光谱技术的痕量氨气检测

采用基于红外脉冲量子级联激光器的高灵敏光腔衰荡光谱(Cavity ring-down spectroscopy)技术建立了氨气在1027 cm-1(9.7 μm)附近的吸收光谱痕量检测实验装置.使用该装置对人体口腔呼出气体以及超净实验室环境中氨气成份进行了测量和分析,氨气的检测灵敏度达到10 ppb.模拟分析了激光器光谱线宽对测量结果和系统检测灵敏度的影响,随着激光器光谱线宽的增加,测量结果偏低,系统检测灵敏度下降.为了减小光源线宽对测量结果的影响,通过修正曲线对测量数据进行修正,得到了较好的结果.     

基于量子级联激光器的中远红外高反射率测量

利用光腔衰荡技术开展了中远红外波段的高反镜反射率测量研究.以中心波长9.7μm附近的脉冲量子级联激光器为光源,构建了高反射率测量实验装置.利用该装置对不同腔长下腔镜的反射率进行了测量,最终测定其反射率为99.9464%,测量重复性误差优于0.0014%.实验表明该测量装置重复性精度高,可用于中远红外高反镜反射率的精确测量.     

半导体激光器自混合效应对连续光腔衰荡技术的影响

根据光腔衰荡(CRD)原理开展了高反镜反射率测量技术的研究.采用基于半导体激光器自混合效应的连续光腔衰荡技术(SM-CRD)测量高反射率腔镜,不但简化了CRD技术应用的结构装置,同时也大大提高了入射光与衰荡腔之间的耦合效率.给出了半导体激光器由于自混合效应引起的频谱变化,分析了反馈光强度对半导体激光器输出特性的影响.使用反射率为99.914%的腔镜建立了1 064 nm高反射率测量装置,测量精度达到10-5量级.实验结果表明,使用该装置测量腔镜的反射率,不但大大降低了系统的成本,而且有利于提高系统的测量精度和稳定性.     

基于光谱采样率的反卷积算法分析

反卷积方法是提高光谱仪分辨率的重要手段。采用空域迭代反卷积和频域维纳滤波对多纵模激光器光谱进行数据仿真,并在不同光谱仪采样率条件下,比较了迭代反卷积和维纳滤波结果。仿真结果表明,迭代反卷积和维纳滤波可以有效消除光谱仪仪器响应函数引起的光谱展宽,提高光谱仪分辨率。在光谱仪采样率低的情况下,迭代反卷积的分辨率增强效果优于维纳滤波。随着采样率的增加,维纳滤波的误差小于迭代反卷积。实验分别测量了单纵模和多纵模632.8nm He-Ne激光器光谱,并对测量结果进行反卷积处理。结果表明,低分辨率光谱仪测量的激光器光谱经反卷积处理后与高分辨率光谱仪直接测量结果一致。