亚多普勒波长调制NICE-OHMS叠加光谱干扰抑制

1

作者 李岩柯 章博 +4 位作者 赵刚 周晓彬 杨家琪 闫晓娟 马维光 《光学精密工程》 北大核心 2025年第5期665-676,共12页

为了抑制叠加光谱对光谱信息提取准确性的影响,提出一种基于亚多普勒噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术(NICE-OHMS)的多气体光谱检测方法,利用高精细度光学腔内建立起的高激光功率激发饱和吸收,显著提升光谱分辨率,抑制杂质气体的光谱干... 为了抑制叠加光谱对光谱信息提取准确性的影响,提出一种基于亚多普勒噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术(NICE-OHMS)的多气体光谱检测方法,利用高精细度光学腔内建立起的高激光功率激发饱和吸收,显著提升光谱分辨率,抑制杂质气体的光谱干扰,并结合波长调制技术,消除亚多普勒上残余多普勒背景的影响。建立了波长调制亚多普勒NICE-OHMS模型,以1531 nm处C_(2)H_(2)和NH3跃迁线为例进行实验。实验结果表明:在波长调制频率为150 Hz,调制幅度为2.68 MHz的条件下,光学腔内可以激发饱和度为12.10的C_(2)H_(2)亚多普勒吸收信号,并且C_(2)H_(2)的亚多普勒不会受到相邻NH3光谱以及多普勒背景的干扰,通过阿伦方差分析系统探测灵敏度达到1.163×10^(-12)cm^(-1)。上述分析表明,利用该技术可以有效消除杂质气体的光谱干扰,同时保证光谱系统的高灵敏度和高选择性。 展开更多

关键词 激光吸收光谱 噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术 亚多普勒 叠加光谱

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腔增强/衰荡光谱应用于气溶胶消光检测研究进展 被引量：12

2

作者 徐学哲 赵卫雄 +6 位作者 董美丽 顾学军 胡长进 盖艳波 高晓明 黄伟 张为俊 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期477-488,共12页

腔增强/衰荡吸收光谱技术,是目前应用最广泛的气溶胶光学特性原位测量方法之一,由于其原位、实时特性,测量过程中气溶胶状态不会发生改变,测量具有代表性,近些年来已经开始作为各种仪器综合比对实验中使用的参考标准。在经过近30年的发... 腔增强/衰荡吸收光谱技术,是目前应用最广泛的气溶胶光学特性原位测量方法之一,由于其原位、实时特性,测量过程中气溶胶状态不会发生改变,测量具有代表性,近些年来已经开始作为各种仪器综合比对实验中使用的参考标准。在经过近30年的发展后,相关技术发展日益成熟。对腔增强/衰荡吸收光谱技术的发展及其在气溶胶光学特性测量方面的应用研究做了简要的回顾。 展开更多

关键词 光谱学 气溶胶消光 腔增强吸收光谱技术 腔衰荡吸收光谱技术

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基于LED的非相干宽带腔增强吸收光谱技术 被引量：7

3

作者 吴涛 赵卫雄 +3 位作者 李劲松 张为俊 陈卫东 高晓明 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期2469-2472,共4页

介绍了基于可见光波段高功率LED作为光源的高灵敏度宽带腔增强吸收光谱技术,该系统的探测灵敏度通过测量NO2在472.3～479.3 nm范围内的吸收得到验证。将中心波长为457 nm的高功率LED发出的宽带非相干光耦合进入92.5 cm长、由两片高反射... 介绍了基于可见光波段高功率LED作为光源的高灵敏度宽带腔增强吸收光谱技术,该系统的探测灵敏度通过测量NO2在472.3～479.3 nm范围内的吸收得到验证。将中心波长为457 nm的高功率LED发出的宽带非相干光耦合进入92.5 cm长、由两片高反射率透镜组成的高精度光学谐振腔内,使用CCD光谱仪(HR2000)测量透过光学腔的光强信号。腔镜在472.3～479.3 nm波长范围内的反射率通过O2-O2聚合物的吸收确定,实验测量了一系列低浓度NO2气体样品,采用差分光谱拟合技术在80 s的平均时间内NO2浓度反演的统计不确定性约为3.1 ppb(ng.mL-1)。 展开更多

关键词 光谱学 腔增强吸收光谱 LED光源

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光反馈腔增强吸收光谱技术的痕量乙烷检测研究 被引量：5

4

作者 万福 陈伟根 +4 位作者 顾朝亮 邹经鑫 杜玲玲 漆薇 周渠 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2792-2796,共5页

乙烷是电力变压器油中溶解的主要故障特征气体之一,其高精度、高灵敏度检测是进行油中溶解气体分析的关键。基于光反馈原理及腔增强吸收光谱技术,结合量子级联激光器,建立了一套变压器油中溶解乙烷气体检测系统。基于腔内单腔模对称理论... 乙烷是电力变压器油中溶解的主要故障特征气体之一,其高精度、高灵敏度检测是进行油中溶解气体分析的关键。基于光反馈原理及腔增强吸收光谱技术,结合量子级联激光器,建立了一套变压器油中溶解乙烷气体检测系统。基于腔内单腔模对称理论,通过LabVIEW编程来实现反馈光与腔谐振的相位匹配。研究并实现了光学反馈效应(激光将在延迟一定的时间后,返回激光腔并锁定腔模式共振频率)、偶数和奇数模式效应(交替出现强度较大和较小的腔模式)、激光器阈值电流降低效应(约1.2mA)。利用腔衰荡光谱检测技术测得的系统有效反射率、腔品质因素分别为99.978%和7138.4,系统光谱分辨率达到0.005 2cm-1。标准大气压、温度20℃下,1s的积分时间内,对乙烷PQ3吸收线进行检测,系统检测准确率及检测极限分别达到95.72%±0.17%和(1.97±0.06)×10-3μL·L-1,满足了变压器油中溶解乙烷气体检测的需要。 展开更多

关键词 腔增强吸收光谱技术 光学反馈 乙烷 溶解气体分析

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NO_2分子高灵敏度痕量探测技术研究 被引量：6

5

作者 董美丽 徐学哲 +6 位作者 赵卫雄 顾学军 胡长进 盖艳波 高晓明 黄伟 张为俊 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期264-269,共6页

搭建了一台基于蓝光LED的非相干宽带腔增强吸收光谱系统,并将其应用于NO2分子的高灵敏度痕量探测研究。在3s采样时间下,系统探测灵敏度为3.2×10-9 cm-1(1σ),对应NO2的探测极限约为187pmol/mol。利用Allan方差对系统最佳采样时间... 搭建了一台基于蓝光LED的非相干宽带腔增强吸收光谱系统,并将其应用于NO2分子的高灵敏度痕量探测研究。在3s采样时间下,系统探测灵敏度为3.2×10-9 cm-1(1σ),对应NO2的探测极限约为187pmol/mol。利用Allan方差对系统最佳采样时间及系统稳定性进行分析,当采样时间延长至30s时,系统的探测极限可提高至44pmol/mol。将该系统应用于实际大气中NO2的连续测量,其测量结果与商业化NOx分析仪(Thermo 42i)进行了比对测试。 展开更多

关键词 激光光谱 非相干宽带腔增强吸收光谱 NO2分子 高灵敏度痕量探测

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基于腔增强吸收光谱技术的气体探测研究 被引量：4

6

作者 裴世鑫 崔芬萍 +2 位作者 宋标 王明 李传起 《南京信息工程大学学报（自然科学版）》 CAS 2009年第3期193-198,共6页

以近红外可调谐半导体激光器为光源,以反射率为99.7%左右的平凹镜组成的稳定光学谐振腔作吸收池,构建起一套腔增强吸收光谱(CEAS)系统;以二氧化碳气体(CO2)、一氧化碳气体(CO)、甲烷气体(CH4)以及一氧化碳和二氧化碳的混合气体为样品,... 以近红外可调谐半导体激光器为光源,以反射率为99.7%左右的平凹镜组成的稳定光学谐振腔作吸收池,构建起一套腔增强吸收光谱(CEAS)系统;以二氧化碳气体(CO2)、一氧化碳气体(CO)、甲烷气体(CH4)以及一氧化碳和二氧化碳的混合气体为样品,利用分子在近红外波段的特征吸收,研究了在近红外波段用CEAS技术探测CO、CO2、CH4等气体的可行性;同时也对基于可调谐半导体激光器的CEAS系统中激光器的波长定标、谐振腔(吸收池)的透射特征等做了研究,获得了CO、CO2、CH4以及CO和CO2混合气体的特征吸收谱,最后对CEAS技术在定量测量方面的能力做了研究.研究结果表明,CEAS技术的探测灵敏度可达5.687×10-7cm-1,是一种装置简单、操作方便、灵敏度高、稳定性好的定量吸收光谱技术. 展开更多

关键词 光谱学 腔增强吸收光谱 灵敏度 可调谐半导体激光器

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用于化学激光器的腔增强吸收光谱测量 被引量：3

7

作者 李留成 多丽萍 +6 位作者 王元虎 唐书凯 于海军 马艳华 张治国 金玉奇 宫德宇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期26-30,共5页

燃烧驱动氟化氢化学激光体系中有一些关键基态物种(如DF等)可用于表征燃烧室工作状态,为了控制HF振动激发态的弛豫过程还需要加入少量的碰撞伴侣物种(如SF6、NH3、H2O等),另一些关键物种(如NF(a)等)则可能会与HF振动激发态发生传能过程... 燃烧驱动氟化氢化学激光体系中有一些关键基态物种(如DF等)可用于表征燃烧室工作状态,为了控制HF振动激发态的弛豫过程还需要加入少量的碰撞伴侣物种(如SF6、NH3、H2O等),另一些关键物种(如NF(a)等)则可能会与HF振动激发态发生传能过程,然而不幸的是这些物种的吸收较小。为了利用吸收光谱对这些弱吸收的关键基态物种进行研究,建立了基于离轴式布局的腔增强吸收光谱装置,该装置由光源部分、谐振腔部分和光电接收部分组成,其中谐振腔部分处于真空仓内。为了验证该装置的性能,测量了痕量氨气和水汽的吸收光谱。实验结果表明:该装置的等噪声吸收系数达到了1.6×10-8cm-1,表明该装置可以用于氟化氢化学激光器中关键痕量物种的测量诊断工作。 展开更多

关键词 腔增强吸收光谱 燃烧驱动 氟化氢 化学激光器 氨气

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差频中红外吸收光谱应用于油中溶解气体分析 被引量：7

8

作者 陈伟根 万福 +2 位作者 高拓宇 顾朝亮 廖超 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第18期4833-4839,共7页

高准确度、高灵敏度检测故障特征气体是基于油中溶解气体分析的变压器早期潜伏性故障诊断的关键。基于差频中红外及离轴腔增强吸收光谱技术,搭建了一个变压器油中溶解气体检测系统。以故障混合气体中浓度为0.5μL/L的C2H4为代表,验证了... 高准确度、高灵敏度检测故障特征气体是基于油中溶解气体分析的变压器早期潜伏性故障诊断的关键。基于差频中红外及离轴腔增强吸收光谱技术,搭建了一个变压器油中溶解气体检测系统。以故障混合气体中浓度为0.5μL/L的C2H4为代表,验证了该系统的检测特性。选取1 583.0 nm信号源及1 063.8 nm抽运源,利用非线性光学周期极化铌酸锂晶体,结合准相位匹配技术,差频产生了3.245μm(对应C2H4的基频吸收线3 081.001 6 cm-1)的中红外相干光:最大输出功率为288μW,最大调谐范围为35 cm-1。气体压强100 Torr下,系统对于气体C2H4的最低吸收系数及检测下限分别为7.39×10-10 cm-1及0.014 4μL/L,很好地满足了变压器油中溶解乙烯检测极限值(0.5μL/L)的需要,分析和证明了气体压强对C2H4的吸收峰值、系统最低吸收系数及检测下限的影响。该研究结果为基于差频中红外吸收光谱的变压器油中溶解气体带电检测提供了理论依据和技术支撑。 展开更多

关键词 油中溶解气体分析 特征吸收谱线 差频中红外 准相位匹配 离轴腔增强吸收光谱

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腔增强吸收光谱技术中镜片反射率的标定 被引量：2

9

作者 段俊 秦敏(指导) +4 位作者 卢雪 沈兰兰 方武 谢品华 刘文清 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期113-116,共4页

为确定光学腔内高反射率镜片的反射率随波长的变化,分别采用不同气体瑞利散射的差异性和已知浓度的吸收气体对同一对高反射率镜片的反射率随波长变化曲线进行标定.结果表明：高反射率镜片在359~380nm光谱区间内反射率曲线为0.99962~0.99... 为确定光学腔内高反射率镜片的反射率随波长的变化,分别采用不同气体瑞利散射的差异性和已知浓度的吸收气体对同一对高反射率镜片的反射率随波长变化曲线进行标定.结果表明：高反射率镜片在359~380nm光谱区间内反射率曲线为0.99962~0.99990,两种方法标定结果的相关系数达到0.998,具有较高的一致性.用腔增强吸收光谱实验装置与商用氮氧化物分析仪同时对实际大气NO2进行测量,验证了镜片反射率标定的准确性. 展开更多

关键词 腔增强吸收光谱 镜片反射率 标定方法 瑞利散射 NO2

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宽带腔增强吸收光谱法测量大气No2定标方法研究 被引量：4

10

作者 凌六一 韦颖 +2 位作者 黄友锐 胡仁志 谢品华 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期670-675,共6页

非相干宽带腔增强吸收光谱法定量探测大气痕量气体浓度需要准确定标。以定量探测大气NO_2为目的,建立了基于蓝色发光二极管光源的非相干宽带腔增强吸收光谱测量系统,研究了(1)仅使用浓度已知的NO_2吸收光谱、(2)同时使用浓度已知的NO_2... 非相干宽带腔增强吸收光谱法定量探测大气痕量气体浓度需要准确定标。以定量探测大气NO_2为目的,建立了基于蓝色发光二极管光源的非相干宽带腔增强吸收光谱测量系统,研究了(1)仅使用浓度已知的NO_2吸收光谱、(2)同时使用浓度已知的NO_2和纯氧气中氧气二聚体O_2—O_2吸收光谱、(3)利用纯氮气和纯氦气的瑞利散射消光差异等三种方法,分别获取非相干宽带腔增强吸收光谱在430~490nm波段的镜片反射率定标曲线。三种方法得到的镜片反射率最大值对应波长均约为460nm,但这些最大值存在一定差异,分别为0.999 25,0.999 33和0.999 37。利用NO_2样气吸收测量对比了三种定标方法,发现方法(1)与另外两种方法的测量结果不一致性分别约为14%和19%,而后两种方法所测结果的不一致性仅为4%。测量结果表明,NO_2标准气体浓度的不准确性以及壁损耗等因素恶化了方法(1)的定标精度,应尽量避免使用该定标方法。通过对实际大气中NO_2和O_2—O_2在440~485nm波段内的同时测量,进一步验证了非相干宽带腔增强吸收光谱法的高灵敏度以及所用标定方法的有效性。 展开更多

关键词 非相干宽带腔增强吸收光谱 大气No2 定标方法 发光二极管

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基于V型腔增强吸收光谱技术的一氧化碳检测研究 被引量：1

11

作者 万福 陈伟根 +4 位作者 漆薇 邹经鑫 顾朝亮 杜玲玲 陈曦 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期744-749,共6页

论文基于光反馈原理及V型增强腔技术,结合量子串级激光器,搭建了CO吸收光谱检测系统.研究并实现了光反馈效应(反馈相位自动可调)、偶数和奇数腔模式效应、激光器阈值电流降低效应.系统有效反射率达到99.979%,在物理长度为47 cm的光腔内... 论文基于光反馈原理及V型增强腔技术,结合量子串级激光器,搭建了CO吸收光谱检测系统.研究并实现了光反馈效应(反馈相位自动可调)、偶数和奇数腔模式效应、激光器阈值电流降低效应.系统有效反射率达到99.979%,在物理长度为47 cm的光腔内实现了4.48 km有效吸收路径.通过自动调节V型腔长,使光谱分辨率从0.005 3 cm^(-1)提高到0.001 1 cm^(-1).通过阿伦方差分析,确定了最高信噪比的积分时间为53 s.气体压强40 torr,温度20°C时,系统对CO(R(6)吸收线)检测准确度及检测极限分别达到(97.79±0.07)%和(0.49±0.04)ppb.也分析和证明了气体压强对CO的峰值吸收强度、检测准确度及检测极限的影响. 展开更多

关键词 腔增强吸收光谱 光学反馈 一氧化碳

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N_2O的近红外腔增强吸收光谱技术研究 被引量：5

12

作者 吴志伟 董燕婷 周卫东 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2081-2084,共4页

以外腔式可调谐、窄线宽近红外半导体激光为光源,以一对曲率半径r=1 000mm的宽带高反射率平凹镜(反射率R=99.97%)构成的腔长为650mm的对称高精度光学稳定腔,建立了腔增强吸收光谱系统。详细研究了纯净N2O气体、以及N2O和N2的混合气体在... 以外腔式可调谐、窄线宽近红外半导体激光为光源,以一对曲率半径r=1 000mm的宽带高反射率平凹镜(反射率R=99.97%)构成的腔长为650mm的对称高精度光学稳定腔,建立了腔增强吸收光谱系统。详细研究了纯净N2O气体、以及N2O和N2的混合气体在不同浓度和不同气压下、中心波长位于6 561.39cm-1的腔增强吸收光谱、光谱强度和谱线宽度,该腔增强吸收光谱系统的有效吸收光程可达1 460km。获得了光谱线宽与气体压强的关系曲线,导出了波数6 561.39cm-1处N2对N2O的压力展宽系数为(0.114±0.004)cm-1·atm-1。采用该腔增强吸收光谱系统,开展了N2O气体检测研究,建立可用于定量检测的N2O气体腔增强吸收光谱强度与气体浓度关系曲线,获得了2.34×10-7cm-1的检测灵敏度,多次重复测量的相对标准偏差(RSD)为1.73%,在微量N2O气体检测中具有很好的应用前景。 展开更多

关键词 离轴入射腔增强光谱 光谱展宽

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机器学习的IBBCEAS光谱反演波段优化

13

作者 凌六一 黄友锐 +3 位作者 王成军 胡仁志 李昂 谢品华 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1869-1873,共5页

非相干宽带腔增强吸收光谱技术(IBBCEAS)利用高精密谐振腔增强吸收光程,实现对痕量气体的高灵敏探测。目前,IBBCEAS技术主要采用发光二极管(LED)作为非相干光源。当谐振腔镜片反射率曲线与带宽有限的LED辐射谱不能很好匹配时,光谱反演... 非相干宽带腔增强吸收光谱技术(IBBCEAS)利用高精密谐振腔增强吸收光程,实现对痕量气体的高灵敏探测。目前,IBBCEAS技术主要采用发光二极管(LED)作为非相干光源。当谐振腔镜片反射率曲线与带宽有限的LED辐射谱不能很好匹配时,光谱反演波段选择不当可能会对被测气体浓度拟合结果产生较大偏差。以定量探测大气NO_(2)浓度为例,分析了IBBCEAS光谱反演波段对NO_(2)拟合结果的影响,发现当反演波段宽度窄到一定程度后,NO_(2)浓度拟合相对误差会迅速增加。为此,提出了一种基于RBF神经网络结合遗传算法的机器学习IBBCEAS光谱反演波段优化方法,以使浓度拟合误差达到最小。在430~480 nm待选波段内,选择各种宽度和中心波长的子波段作为反演波段,分别进行NO_(2)浓度拟合,以此获得435个样本数据,并将样本数据按照4∶1比例分成学习样本和测试样本,分别用于RBF神经网络学习训练和测试,得到输入参数“反演波段的起始波长与截止波长”与输出参数“浓度拟合相对误差”之间的非线性映射关系。使用遗传算法搜索最优反演波段,将反演波段的起始波长和截止波长组合进行个体编码,随机产生若干个体形成种群。以RBF神经网络的输出(即浓度拟合相对误差)作为个体适应度,经过多代种群进化过程后,获得适应度最优个体,即获得最优反演波段。在种群规模为100个体,种群进化最大代数为100的情况下,当种群进化第61代时,最优个体出现,对应的最优适应度为3.584%,最优反演波段为445.78~479.44 nm。选择相同带宽的其他4个典型反演波段,与最优反演波段下的NO_(2)拟合结果进行了对比。结果显示,在最优反演波段下,无论是拟合误差、相对拟合误差还是拟合残差标准偏差,均低于其他4个反演波段,光谱拟合质量达到最优。结果表明,利用机器学习来确定IBBCEAS最优反演波段是可行的。 展开更多

关键词 非相干宽带腔增强吸收光谱 优化 反演波段 机器学习 遗传算法

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NH3的腔增强吸收光谱检测技术 被引量：2

14

作者 宫德宇 李留成 +5 位作者 厉宝增 多丽萍 王元虎 马艳华 张治国 金玉奇 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期664-668,共5页

为了研究腔增强吸收光谱技术是否能用于NH_3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3... 为了研究腔增强吸收光谱技术是否能用于NH_3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NH_3气体分子在1.5μm附近的弱吸收谱线;通过不断增加NH_3气体浓度来改变腔内压强,每充入一次NH_3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^(-8)cm^(-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NH_3气体浓度的测量,并能得到较好的探测精度。 展开更多

关键词 光谱学 氨气 腔增强吸收光谱 灵敏度

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近红外光学反馈线性腔增强吸收光谱技术 被引量：9

15

作者 许非 周晓彬 +2 位作者 刘政波 赵刚 马维光 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期933-939,共7页

腔增强吸收光谱技术(Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy,CEAS)利用激光在腔镜之间的多次反射,增长光与气体介质的作用路径,从而提升探测灵敏度。CEAS的主要噪声来源于激光-腔耦合效率的低下和腔模幅度的起伏。光学反馈腔增强吸... 腔增强吸收光谱技术(Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy,CEAS)利用激光在腔镜之间的多次反射,增长光与气体介质的作用路径,从而提升探测灵敏度。CEAS的主要噪声来源于激光-腔耦合效率的低下和腔模幅度的起伏。光学反馈腔增强吸收光谱技术(OF-CEAS)基于光学反馈(Optical Feedback,OF)效应,将激光频率锁定到腔模频率上,提高了激光-腔的耦合效率。为了避免光学腔直接反射光引起光学反馈,传统的OF-CEAS大都采用三镜V型谐振腔。然而,实验发现当反馈相位控制恰当时,光学腔直接反射光并不会影响光学反馈,激光可以锁定到光学腔的谐振光上。因此,提出了基于线性F-P腔的OF-CEAS。利用透射腔模的对称性计算得到反馈相位控制的误差信号,实现了激光频率到连续101个腔模频率的锁定。最后对32×10^(-6)的甲烷标气进行检测,获得OF-CEAS吸收信号,评估得到的探测灵敏度可达0.54×10^(-6)(1σ)。 展开更多

关键词 激光光谱 腔增强吸收光谱技术 分布反馈式半导体激光器 光学反馈 线性F-P腔

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腔增强吸收光谱技术在大气环境研究中的应用进展 被引量：5

16

作者 陈东阳 周力 +2 位作者 杨复沫 王炜罡 葛茂发 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2688-2695,共8页

大气污染是全球性环境问题,针对大气环境污染物检测技术的发展对大气环境研究至关重要。光谱分析方法因其具有特异性选择、高精度、高时间分辨等优势,已被广泛应用于大气污染物检测领域。腔增强吸收光谱(CEAS)技术由腔衰荡光谱(CRDS)技... 大气污染是全球性环境问题,针对大气环境污染物检测技术的发展对大气环境研究至关重要。光谱分析方法因其具有特异性选择、高精度、高时间分辨等优势,已被广泛应用于大气污染物检测领域。腔增强吸收光谱(CEAS)技术由腔衰荡光谱(CRDS)技术发展而来,是通过测量透过高精细度谐振腔的光强获得分子吸收信息的高灵敏度探测技术。该技术自提出至今二十余年来,因为成本低、操作简单、灵敏度高、适应性强等优势,成为大气环境研究中痕量气体检测的重要手段。介绍了基于相干和非相干光源的两种CEAS技术原理和基本装置构成,其中,采用LED作为光源的非相干宽带腔增强吸收光谱(IBBCEAS),因其成本更低且能够检测几十纳米带宽的光谱范围,在大气研究领域中应用更加广泛。综述了国内外应用CEAS技术针对大气环境中氮氧化物(NO_(2),NO_(3),N_(2)O_(5),HONO)、挥发性有机物(甲醛,乙二醛,甲基乙二醛,甲烷,乙烯)、卤素单质(I_(2),Br_(2))、含卤素化物(OIO,IO,BrO)、臭氧(O_(3))及气溶胶等污染物的检测工作。同时,从光源、检测器、光腔结构改进、仪器检测灵敏度优化等多个方面对已有工作进行了全面的归纳总结,重点阐述了其在实验室条件下的检测能力,以及实际大气环境下应用的表现。最后从CEAS技术的系统优化和未来应用趋势方面做出了一定的展望。 展开更多

关键词 腔增强吸收光谱 光谱分析 大气化学 痕量气体检测

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N_2O的离轴腔增强吸收光谱检测技术 被引量：2

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作者 董燕婷 吴志伟 周卫东 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期18-21,共4页

基于离轴腔增强光谱检测技术,以可调谐近红外半导体激光器作激光光源,以反射率为99.97%平凹镜组成的光学谐振腔作吸收池,建立了高灵敏度离轴腔增强光谱污染气体检测系统,获得了N2O气体在6 561.39cm-1的吸收光谱.通过对不同浓度N2O样品... 基于离轴腔增强光谱检测技术,以可调谐近红外半导体激光器作激光光源,以反射率为99.97%平凹镜组成的光学谐振腔作吸收池,建立了高灵敏度离轴腔增强光谱污染气体检测系统,获得了N2O气体在6 561.39cm-1的吸收光谱.通过对不同浓度N2O样品气体吸收光谱测量,建立了气体浓度与光谱线强度的关系,讨论了气体压强与光谱线宽、检测灵敏度等问题.研究结果表明,离轴腔增强光谱检测技术的检测极限达到了86ppm,是一种设备成本低、操作方便、灵敏度较高、稳定性良好的吸收光谱技术,可以很好地实现微量气体的快速检测. 展开更多

关键词 光谱学 离轴入射腔增强光谱检测技术 高灵敏度 N2O

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增强吸收光谱技术的研究进展及展望 被引量：5

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作者 任颐杰 颜昌翔 徐嘉蔚 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1273-1292,共20页

光程吸收光谱技术是吸收光谱技术发展中的一个重要分支,近年来基于不同光源技术、吸收腔技术、探测方式的光程吸收光谱技术大量涌现。随着对探测灵敏度和吸收光程长度需求的提高,出现了基于增强吸收原理的光程吸收光谱技术,包括:积分腔... 光程吸收光谱技术是吸收光谱技术发展中的一个重要分支,近年来基于不同光源技术、吸收腔技术、探测方式的光程吸收光谱技术大量涌现。随着对探测灵敏度和吸收光程长度需求的提高,出现了基于增强吸收原理的光程吸收光谱技术,包括:积分腔光谱(ICOS)、腔增强吸收光谱(CEAS)和腔衰荡光谱(CRDS)。增强吸收光谱技术具有高光谱分辨率、高灵敏度、快速响应、便携等优势,但至今缺乏统一的概念和明确的分类依据。本文梳理了吸收光谱技术的发展历程,明确了多光程吸收光谱技术的概念。依据吸收腔内是否发生谐振吸收,提出了基于谐振原理的吸收光谱技术这一概念,分析总结了谐振吸收光谱技术的研究现状,并对这些技术在各领域的应用进行概述。最后,对谐振吸收光谱技术中关键技术的未来发展进行了展望。 展开更多

关键词 光谱学 谐振吸收光谱技术 腔增强吸收光谱 腔衰荡光谱

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基于离轴腔增强吸收光谱双组分CH4/H2O高灵敏度探测研究 被引量：8

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作者 田兴 曹渊 +5 位作者 王静静 陈家金 刘锟 谈图 王贵师 高晓明 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3078-3083,共6页

H2O和CH4在气候变化过程中起着关键作用,实时在线测量H2O和CH4浓度一直都是国内外学者研究的热点问题之一。利用1.653μm可调谐半导体激光器作光源,结合反射率为99.9976%的两片高反射镜组成离轴腔增强吸收光谱装置,开展了H2O和CH4的高... H2O和CH4在气候变化过程中起着关键作用,实时在线测量H2O和CH4浓度一直都是国内外学者研究的热点问题之一。利用1.653μm可调谐半导体激光器作光源,结合反射率为99.9976%的两片高反射镜组成离轴腔增强吸收光谱装置,开展了H2O和CH4的高灵敏度测量研究。离轴腔增强系统的有效吸收光程通过吸收面积-浓度关系法来标定,吸收面积-浓度关系法的可行性首先通过已知光程的光学吸收池进行验证,确定有效后用于标定离轴腔增强系统的有效光程。结果表明,基长为21cm的离轴腔增强系统的有效吸收光程达到了8626.3m。当谐振腔内压力为5.06kPa时,利用7组不同浓度的CH4标准气体(0.2~1.4μmol·mol^-1)对系统进行了线性响应标定测试,得到了CH4吸收的积分面积与浓度拟合关系曲线。系统的稳定性、可实现的最小探测灵敏度等信息通过Allan方差进行分析,结果表明系统对探测CH4的最佳平均时间为100s,最小可探测浓度极限为7.5nmol·mol^-1;系统对探测H2O的最佳平均时间为200s,最小可探测浓度极限为55μmol·mol^-1。对提高系统测量精度的数据处理方法也进行了分析研究,结果表明相比于多次平均方法,Kalman滤波能显著的提高测量精度,而且缩短了系统的响应时间。最后,利用搭建的离轴腔增强实验系统结合Kalman滤波数据处理方法对实际大气中CH4和H2O浓度进行了连续两天的测量,CH4每天平均的浓度分别为2.1和2.08μmol·mol^-1,H2O每天平均的浓度分别为11515.6和11628.6μmol·mol^-1,由此可知建立的离轴腔增强吸收光谱装置能够用于大气CH4和H2O的测量,另外建立的系统也可用于相关工业领域的高灵敏度CH4和H2O监测。 展开更多

关键词 离轴腔增强吸收光谱 高灵敏度 最小可探测浓度极限 KALMAN滤波

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腔增强吸收光谱技术研究与应用进展(特邀) 被引量：2

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作者 超星 胡臻 朱宁 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期17-35,共19页

腔增强吸收光谱技术(CEAS)具有测量精度高、响应时间快、空间占用少等优势,在痕量气体检测与精密光谱测量中发挥了重要作用。本文结合计算与实验结果,阐明了腔增强技术对信号增强的共性原理及实验测量吸收系数的方法,进而介绍了几种具... 腔增强吸收光谱技术(CEAS)具有测量精度高、响应时间快、空间占用少等优势,在痕量气体检测与精密光谱测量中发挥了重要作用。本文结合计算与实验结果,阐明了腔增强技术对信号增强的共性原理及实验测量吸收系数的方法,进而介绍了几种具有代表性的腔增强吸收光谱技术,包括:相干光CEAS技术、非相干光CEAS技术及光梳相干宽带CEAS技术等。以此为基础对腔增强吸收光谱技术在大气污染检测、生物医疗传感、化学反应动力学诊断等方面的应用进行综述。最后对腔增强吸收光谱技术的未来发展进行了展望。 展开更多

关键词 光学谐振腔增强 腔增强吸收光谱技术 痕量气体检测 光谱测量 大气组分传感 生物医学传感 化学反应动力学组分诊断

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