基于室温量子级联激光器的脉内光谱技术测量N_2O

中红外激光光源覆盖了大量气体的基频吸收带,尤其适合于痕量气体的高灵敏检测。其中具有高输出功率、宽调谐范围、能够在室温工作的量子级联激光器为高灵敏痕量气体检测技术的研究提供了理想的光源。基于脉冲量子级联激光器的脉内光谱技术提供了一种简单而又有效的测量痕量气体的方法。当一个长激发脉冲作用在激光器上时,激光器的频率随着脉冲持续时间的增加而线性减小,从而在单个脉冲上扫描出被测气体分子的特征吸收谱线,实现对目标气体的定性或者定量分析。介绍了基于分布式量子级联激光器的脉内光谱技术,并采用该技术对N2O进行了光谱测量。一个500ns的长激发脉冲应用在脉冲量子级联激光器上用于快速波长扫描,达到接近1cm-1的线性调谐范围,得到了中心在1274cm-1附近的N2O的吸收谱线,与HITRAN数据库相应的N2O吸收谱线有着良好的一致性。

基于室温脉冲量子级联激光器的脉内光谱技术研究

介绍了基于量子级联激光器的脉内光谱技术,一个长激发脉冲应用在中心波长为7.85μm脉冲量子级联激光器上,用于快速波长扫描,通过分析比较不同工作参数下的激光光谱信号,寻求最佳的激光器工作参数,并且在选定的工作参数下对目标气体的吸收谱线进行测量,得到了中心在1273.7 cm^(-1)的N_2O吸收谱线。

脉冲量子级联激光器吸收谱扫描方法

针对近年来脉冲量子级联激光器吸收光谱的研究进展,系统地综述了脉冲量子级联激光器吸收光谱扫描方法,如脉间光谱扫描法、脉内光谱扫描法和中脉冲光谱扫描法等,并对这些方法的扫描原理、实现方案、应用场合及存在的问题进行了详细的分析,同时从频率扫描方式、采样带宽和分辨率等角度对这三种扫描方法进行比较。分析指出,最早提出的脉间光谱扫描方法具有操作简单和采样带宽低等特点,依然是今后常规的吸收谱测量方法;中脉冲光谱扫描方法复杂,只是在特定条件下的一种临时的替代方案;而脉内光谱扫描技术具有扫描速度快和光谱分辨率高等优点,将成为未来吸收谱扫描的主要方法。

基于量子级联激光器的甲烷吸收谱

基于激光光谱法的甲烷检测技术因具有检测速度快、选择性强和检测灵敏度高等优点而被广泛研究。然而,该技术的性能受到激光器的调谐速率、系统光路、光电流采样率和驱动电流幅度等众多因素的影响。为提高甲烷光谱分辨率和检测灵敏度这两项关键指标,通过采用7.6μm量子级联激光器和碲镉汞光电探测器,以及设计脉冲电流驱动器和防反射气池,搭建了一套甲烷吸收谱测量系统。通过脉内扫描光谱法,同时监控驱动电流和光电流脉冲信号,得到了最佳激光器驱动电流,测得甲烷光谱分辨率为9.56×10^-3 cm-1,该结果为本条件下器件的理论极限;采用平均滤波和降噪算法来提高检测灵敏度,并对不同体积分数的甲烷进行标定,得到0.14 s检测时间下的最低检测限为3.2×10^-11 m/√Hz,该指标具有较大的先进性。