中红外层析吸收光谱技术应用于甲烷掺氨层流预混火焰温度测量 被引量：1

1

作者 陆盛曜 马柳昊 +4 位作者 张健鹏 李青 周吉伟 万涛 王宇 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期2733-2743,共11页

氨(NH3)是一种代表性的零碳燃料,其完全燃烧产物为水(H_(2)O(g))和氮气。由于其独特的零碳排放优势,近年来,NH3已在热力锅炉、内燃机和工业窑炉中实现高比例掺烧的减排应用。由于火焰温度与燃烧效率和污染物生成密切相关,因此亟须精准... 氨(NH3)是一种代表性的零碳燃料,其完全燃烧产物为水(H_(2)O(g))和氮气。由于其独特的零碳排放优势,近年来,NH3已在热力锅炉、内燃机和工业窑炉中实现高比例掺烧的减排应用。由于火焰温度与燃烧效率和污染物生成密切相关,因此亟须精准的实验数据以实现对燃烧过程的主动控制。本文开发了基于中红外层析吸收光谱技术的测量系统,通过跃迁谱线分析,优选了H_(2)O在基频谱带(v3)内2482 nm附近的吸收谱线开展吸收光谱测量。采用多个Voigt线型函数实现H_(2)O光谱重叠吸收特征的精确拟合,并结合阿贝尔逆变换和正则化技术实现了不同掺氨比燃烧工况下火焰温度的免标定、定量测量。实验结果表明纯氨燃料和甲烷/氨气混合燃料的火焰面位置位于燃烧器上方高度的0.5~2 mm之间,当体积掺氨比从20%向100%增大时,火焰面逐渐远离燃烧器,同时火焰最高温度大约从1600 K上升至2000 K。本文开发的测量方法与系统,不仅能捕捉到层流预混火焰沿着轴向和径向的非均匀温度分布,还能分辨出不同燃烧工况下的火焰温度差异,特别适合零碳氨燃料火焰温度测量。 展开更多

关键词 中红外层析吸收光谱技术 温度测量 氨燃料层流预混火焰 温度分布

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火星进入流场特性中红外吸收光谱诊断研究

2

作者 曾徽 文鹏 +2 位作者 杨国铭 朱兴营 欧东斌 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1277-1282,共6页

火星探索项目是我国深空探测工程的重要组成部分,“天问一号”2021年成功着陆火星,是中国航天在火星探索研究迈出的一大步。火星大气的气氛主要以二氧化碳为主,表面气压远低于地球大气,由于大气成分和进入轨道的差异,火星进入器面临的... 火星探索项目是我国深空探测工程的重要组成部分,“天问一号”2021年成功着陆火星,是中国航天在火星探索研究迈出的一大步。火星大气的气氛主要以二氧化碳为主,表面气压远低于地球大气,由于大气成分和进入轨道的差异,火星进入器面临的热环境同地球返回器有很大不同,其进入过程为非空气介质的高速流动,将产生严重的气动防热问题。利用电弧风洞模拟火星进入器气动加热环境,是开展火星探测防热系统设计的关键。电弧风洞模拟火星进入高温过程,其主要过程是CO_(2)主导的离解反应,并且CO等高温离解组分与火星进入器防热材料相互作用,产生的催化效应会显著影响气动热环境。利用中红外量子级联激光吸收光谱测量技术,开展电弧加热火星进入流场特性的在线定量研究。电弧加热在线诊断研究利用CO在4.5μm附近中心波长为2212.625 cm^(-1)(v″=0,R(19))的谱线,实现了对火星地面流场的高信噪比测量,采用单线-直接吸收光谱诊断技术获得了自由流静温和关键组分CO摩尔浓度的实时测量结果。典型状态下,火星进入流场自由流静温和CO摩尔组分浓度在整个运行时间内保持稳定,显示出电弧加热流场良好的稳定性。六组重复试验显示自由流静温和CO摩尔组分浓度分别在(1757±69)K和(0.189±0.027)范围内,自由流温度波动≤3.9%,CO组分浓度波动≤14.3%,证明电弧风洞建立的火星地面流场具有非常好的重复性。基于该研究发展的电弧风洞中红外激光吸收光谱诊断技术,可以为研究火星进入器气动热环境和防热材料烧蚀-催化特性提供精细化测量能力。 展开更多

关键词 火星进入 电弧风洞 中红外激光吸收光谱 气流温度 组分浓度

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基于中红外吸收光谱技术测量高温流场CO浓度研究 被引量：6

3

作者 胡尚炜 殷可为 +2 位作者 涂晓波 杨富荣 陈爽 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期60-66,共7页

CO是碳氢化合物燃烧的主要产物之一,准确测量超燃冲压发动机出口的CO浓度是评估碳氢燃料燃烧效率的重要依据。中红外波段的CO谱线相较近红外而言,具有吸收更强、谱线丰富且谱线对相对孤立、不受其他气体干扰等明显优势。本文基于中红外... CO是碳氢化合物燃烧的主要产物之一,准确测量超燃冲压发动机出口的CO浓度是评估碳氢燃料燃烧效率的重要依据。中红外波段的CO谱线相较近红外而言,具有吸收更强、谱线丰富且谱线对相对孤立、不受其他气体干扰等明显优势。本文基于中红外吸收光谱技术,计算研究了CO中红外光谱特性,选择了适用于高温流场CO测量的特征谱线,设计并搭建了高温流场CO浓度检测系统,开展了气体池浓度标定和不同当量比下平面火焰CO测量验证,实现了某超燃冲压发动机出口高温流场CO测量,反映了航空煤油燃烧过程中CO浓度和温度的变化情况,为超燃冲压发动机的燃烧和流动机理研究提供了有力的研究手段和丰富的实验数据。 展开更多

关键词 中红外吸收光谱技术 TDLAS CO 平面火焰 超燃冲压发动机

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中红外波段大气碳同位素激光吸收光谱研究 被引量：6

4

作者 夏滑 董凤忠 +4 位作者 韩荦 吴边 孙鹏帅 张志荣 崔小娟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期3365-3369,共5页

大气碳同位素在环境污染源汇示踪和地球化学发展等方面的应用越来越广泛,在其探测技术方面,激光吸收光谱技术具有体积小、可在线、灵敏度高等优点,在气体同位素探测中越来越受到重视。工作中研究了2.7μm波段的分布式反馈激光器(distrib... 大气碳同位素在环境污染源汇示踪和地球化学发展等方面的应用越来越广泛,在其探测技术方面,激光吸收光谱技术具有体积小、可在线、灵敏度高等优点,在气体同位素探测中越来越受到重视。工作中研究了2.7μm波段的分布式反馈激光器(distributed feedback laser,DFB)可调谐半导体激光器的性能,在遵循12 CO_2和13 CO_2同位素分子吸收谱线特征和同位素分子谱线选择原则的基础上,确定了合适的激光器输出波长。结合光程390.3m的新型多次反射池,实现了大气中CO_2分子的δ^(13)C同位素丰度探测。 展开更多

关键词 激光吸收光谱 多次反射池 碳同位素探测 中红外DFB激光器

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高功率中红外量子级联激光器设计研究

5

作者 常俊利 索华东 +1 位作者 段凯 朱国利 《激光与红外》 北大核心 2025年第6期855-860,共6页

为了解决国产中红外波段半导体单靶条输出激光功率低,暂时无法在工业上大规模应用的问题。提出将四个半导体靶条激光模块进行空间合束,从而提高中红外波段量子级联激光器总的输出功率。通过设计镜片与微调光路等光束整形技术,很好的解... 为了解决国产中红外波段半导体单靶条输出激光功率低,暂时无法在工业上大规模应用的问题。提出将四个半导体靶条激光模块进行空间合束,从而提高中红外波段量子级联激光器总的输出功率。通过设计镜片与微调光路等光束整形技术,很好的解决了四路激光在空间合束过程中遇到的光束质量变差,光束整形、合束后如何改善光束质量问题;驱动控制与控温模块中,电流驱动控制电路和控温电路精确的对输入激光器的电压,电流,温度进行稳定控制,使量子级联激光器在室温下能够实现稳定的高功率输出。设计出高的室温输出功率、较小发散角、窄线宽和宽带可调谐的量子级联激光器具有重要的社会和军事意义,也有广泛的实用前景。 展开更多

关键词 中红外波段量子级联激光器 空间合束 光束整形技术 驱动控制与控温模块

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小型化中红外直接吸收CO_(2)光谱仪 被引量：2

6

作者 刘婧怡 潘越 +3 位作者 姚路 于丽婷 李惠 阚瑞峰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1330-1337,共8页

二氧化碳(Carbon Dioxide,CO_(2))是一种关键的温室气体,对地球气候和生态系统调节有重要作用,准确检测痕量CO_(2)浓度对评价温室效应意义重大。一般情况下,气体分子在中红外光谱范围存在强吸收,可以实现高灵敏探测,因此,以4.219μm中... 二氧化碳(Carbon Dioxide,CO_(2))是一种关键的温室气体,对地球气候和生态系统调节有重要作用,准确检测痕量CO_(2)浓度对评价温室效应意义重大。一般情况下,气体分子在中红外光谱范围存在强吸收,可以实现高灵敏探测,因此,以4.219μm中红外波段的带间级联激光器为光源结合可调谐半导体激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)设计了小型化CO_(2)监测仪器。在不同标气浓度下对仪器进行了标定,并通过分析Allan方差,得出积分时间在8.7 s时对应的最低检测限为16.6×10^(-9),满足温室效应研究对CO_(2)气体的高灵敏测量需求。采用仪器对大气CO_(2)连续监测8天,并与商用仪器LGR进行对比,充分验证了小型化CO_(2)监测仪器的可靠性,以及中红外光源与TDLAS技术相结合的气体浓度检测方法在大气CO_(2)准确测量方面的可行性。该系统具有结构简单、体积小、功耗低和质量轻的特点,为建设空基无人机平台的CO_(2)监测能力提供了技术支持。 展开更多

关键词 激光吸收光谱技术 二氧化碳 中红外可调谐二极管激光 直接吸收 小型化

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中红外吸收光谱的气相过氧化氢浓度测量 被引量：2

7

作者 潘孙强 胡朋兵 +2 位作者 陈哲敏 张建锋 刘素梅 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1102-1106,共5页

气相过氧化氢为强氧化剂,其消毒、灭菌的最终产物为水和氧气,具有无残留、安全、快速消毒以及广泛的材料兼容性等优点。广泛应用于制药、医疗、卫生、生物安全等领域,特别是新冠肺炎、MERS、SARS以及甲流等呼吸类传染性疾病的消毒防治... 气相过氧化氢为强氧化剂,其消毒、灭菌的最终产物为水和氧气,具有无残留、安全、快速消毒以及广泛的材料兼容性等优点。广泛应用于制药、医疗、卫生、生物安全等领域,特别是新冠肺炎、MERS、SARS以及甲流等呼吸类传染性疾病的消毒防治。为保证灭菌效果,防止无菌检查的假阴性或者假阳性,需要对过氧化氢的浓度进行监测。基于1255 cm^(-1)量子级联激光器可调谐激光吸收光谱技术研制了一套气相过氧化氢浓度测量装置,浓度测量范围为0~1800 ppm。采用V型光路结构、窗口片将检测仪主要部件与过氧化氢进行隔离,避免过氧化氢腐蚀。针对高浓度、高吸光度时一阶泰勒级数近似透射率函数误差较大这一情况,采用二阶泰勒级数近似透射率函数,导出了二次谐波信号关于气体浓度的二次函数。二次谐波信号测得是电压值,采用高锰酸钾滴定法对其进行标定、溯源。最终得到气相过氧化氢浓度的测量公式,对高低浓度过氧化氢都拟合较好,拟合误差最大为3%。当湿度变化时,二次谐波信号没有发生变化,排除水分对过氧化氢测量的影响,适用于灭菌过程中常压下高浓度VHP的浓度测量。 展开更多

关键词 吸收光谱 可调谐激光吸收光谱技术 气相过氧化氢 中红外

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ADN基推力器中红外吸收光谱燃烧诊断 被引量：1

8

作者 曾徽 李飞 +3 位作者 余西龙 陈连忠 姚兆普 张伟 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期47-53,共7页

ADN(二硝酰胺铵盐)基单组元绿色推进技术是空间推进领域的国际研究热点,目前国内外对ADN基推进剂分解和燃烧过程缺乏统一、完善的燃烧动力学机理,尤其欠缺对推力器内部燃烧过程和关键中间产物定量信息的实验研究。本文通过发展先进中红... ADN(二硝酰胺铵盐)基单组元绿色推进技术是空间推进领域的国际研究热点,目前国内外对ADN基推进剂分解和燃烧过程缺乏统一、完善的燃烧动力学机理,尤其欠缺对推力器内部燃烧过程和关键中间产物定量信息的实验研究。本文通过发展先进中红外光谱诊断技术(QCLAS),实时诊断ADN基推进剂分解、燃烧反应中的CO,N_2O多种关键组分浓度、燃气温度等关键参数。推力器稳态点火测量结果验证了ADN推进剂催化分解和燃烧两步反应阶段理论研究,脉冲点火下组分浓度变化规律呈现与脉冲序列一致特性,验证了推力器正常工作的稳定性和可靠性。基于测量结果初步评估了ADN基推力器性能,特征速度达1130m/s,达到同类型肼推力器标准,验证了该绿色推力器良好的应用前景。 展开更多

关键词 ADN基推力器 中红外量子级联激光吸收光谱 温度测量 浓度测量

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基于QCL的红外吸收光谱技术的研究进展 被引量：13

9

作者 张怀林 吴涛 何兴道 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期2751-2757,共7页

量子级联激光器作为一种新型的单极型半导体激光器,其峰值发射波长处于中红外波段(2.5~25μm),具有功率高、线宽窄、响应速率快等传统半导体激光器所没有的独特优势,且具有较高的探测灵敏度,非常适合中红外波段的气体分子的检测。可广... 量子级联激光器作为一种新型的单极型半导体激光器,其峰值发射波长处于中红外波段(2.5~25μm),具有功率高、线宽窄、响应速率快等传统半导体激光器所没有的独特优势,且具有较高的探测灵敏度,非常适合中红外波段的气体分子的检测。可广泛应用于大气痕量气体、呼吸气体、燃烧气体、生化气体、机动车尾气、工业废气以及农药残留气体等低浓度气体的检测。因此,利用量子级联激光器对气体分子进行探测在非侵入式医学诊断、环境监测以及工农业生产等领域都具有十分重要的意义。自20世纪末量子级联激光器发明以来,室温激光器的性能得到了长足的进步,也出现了多种结构形式的量子级联激光器。这也使得量子级联激光器红外吸收光谱技术得到了很大的发展。事实上,很多光谱技术在量子级联激光器发明之前就已经得到了发展和应用,而利用量子级联激光器作为光源则在很大程度上扩展了可探测波段,也在一定程度上提高了探测极限。这其中就包括了直接吸收光谱技术、波长调制技术、腔衰荡光谱技术、腔增强吸收光谱技术以及光声光谱等。综述了国内外量子级联激光器进行红外吸收光谱技术的研究现状和发展趋势,分析了量子级联激光器红外吸收光谱技术在发展过程中所遇到的瓶颈以及后期得到的解决方案,比较详细地介绍了各种方法的原理、应用,并指出了在吸收光谱测量中的优缺点,同时对外场痕量气体探测作了简要总结。最后,对量子级联激光器红外吸收光谱技术在未来痕量气体探测上的应用和发展进行了展望,指出随着红外吸收光谱技术的快速发展,这些方法可以得到更有效的改进和发展,进而朝着高灵敏度、高集成度以及高时效方向发展。 展开更多

关键词 量子级联激光器 红外吸收光谱技术 气体检测

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基于分子吸收的中红外量子级联激光器频率锁定技术

10

作者 王春晖 杨娜娜 +3 位作者 方波 韦娜娜 赵卫雄 张为俊 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2363-2368,共6页

量子级联激光器(QCL)具有出射功率高、覆盖范围宽等优点,在中红外探测领域发挥重要作用。由于激光器对外界环境变化的敏感性导致激光波长波动,在400 s的观测时间内频率漂移峰峰值高达180 MHz,在一定程度上限制了QCL激光器的性能,影响分... 量子级联激光器(QCL)具有出射功率高、覆盖范围宽等优点,在中红外探测领域发挥重要作用。由于激光器对外界环境变化的敏感性导致激光波长波动,在400 s的观测时间内频率漂移峰峰值高达180 MHz,在一定程度上限制了QCL激光器的性能,影响分子光谱探测的准确度。频率锁定技术作为改善激光器运行状态最有效的方法在中红外区域得到广泛应用。该研究发展了一种基于气体分子吸收的QCL激光频率锁定技术,以5.3μm QCL激光器为例,采用调制激光波长的方法将激光频率锁定于一氧化氮(NO)分子1875.8128 cm^(-1)处的吸收峰上。介绍了误差信号的产生原理,分析了使用三次谐波信号作为误差信号用于频率锁定的优越性。使用长30 cm的单通道NO吸收池得到了高信噪比(SNR)的NO吸收信号,标定了三次谐波幅值电压与激光频率的转换系数。并对锁定过程进行详细的介绍,探究了反馈控制回路中比例、积分、微分参数设置在激光锁频过程的重要性,给定了详细的锁定参数。主动干扰激光器锁定,从扰动开始至恢复稳定的时间好于40 ms,证明了该锁定系统可以抵抗外界干扰迅速响应并保持稳定。使用误差信号的波动结合电压-频率转换系数分析了频率锁定系统的稳定性,在10 ms的积分时间下频率漂移好于673 kHz,Allan方差分析结果显示,当积分时间延长至100 s时,相对频率漂移为4.5 kHz(对应稳定度为8×10^(-11)),有效提高了激光频率的长期稳定性。这种使用直接调制激光器而不需要使用外部调制器件的方法,简化了系统复杂度的同时也提升光学探测系统的探测性能。 展开更多

关键词 量子级联激光器 中红外 频率锁定 比例、积分、微分控制 波长调制技术

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基于视线效应修正的中红外激光吸收光谱对冲扩散火焰温度测量方法

11

作者 万涛 陆盛曜 +3 位作者 马柳昊 孙博闻 黄弈涛 王宇 《光学精密工程》 2025年第18期2833-2843,共11页

精准测量对冲扩散火焰温度对于构建高保真燃烧化学反应机理、揭示污染物生成机制以及开发高效清洁燃烧技术,具有重要的理论指导意义和工程应用价值。激光吸收光谱技术(Laser Absorption Spectroscopy,LAS)作为一种广泛应用的非接触式测... 精准测量对冲扩散火焰温度对于构建高保真燃烧化学反应机理、揭示污染物生成机制以及开发高效清洁燃烧技术,具有重要的理论指导意义和工程应用价值。激光吸收光谱技术(Laser Absorption Spectroscopy,LAS)作为一种广泛应用的非接触式测温手段,近年来受到广泛关注。然而,由于吸收路径上热力学和化学参数的非均匀分布,传统基于视线(Line-of-Sight,LOS)积分的测量方法在获取火焰温度信息时存在较大不确定性,影响其测量的准确性和可靠性。尽管传统的层析重建方法和多谱线轮廓拟合技术能够一定程度上恢复火焰中心的温度信息,但这类方法通常实现过程复杂、计算耗时,难以满足高保真测试诊断的需求。本文提出了一种视线效应修正的中红外激光吸收光谱测温方法,该方法通过计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)和光谱数值模拟定量不同火焰位置非均匀性对LOS测温结果的偏差影响,最终实现LOS测温修正。为验证该方法,基于H_(2)O分子吸收光谱在2.5μm附近的强吸收谱线对开展系统LOS测温实验,并对比层析重建测量结果和耦合详细化学反应机理的仿真结果。实验结果表明本文提出的温度修正方法对不同燃料燃烧对冲扩散火焰的LOS测温结果可靠性有明显提升,与层析重建实验和CFD结果相比,相对结果差异由修正前的10%~20%降至5%以内,且大部分测量位置小于2%。本文提出的温度修正方法可大幅提高LOS测量方法的可靠性,同时省去了耗时的机械式层析扫描步骤,为对冲扩散火焰温度的快速、准确测量提供了一种有效解决方案。 展开更多

关键词 视线效应 中红外激光吸收光谱技术 温度分布 温度修正

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中红外波长调制离轴积分腔输出光谱技术应用于OH自由基高灵敏度探测研究 被引量：3

12

作者 杨娜娜 方波 +4 位作者 王春晖 周昊 韦娜娜 赵卫雄 张为俊 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期278-286,共9页

将波长调制技术与离轴积分腔技术相结合,建立了波长调制离轴积分腔输出光谱实验装置,增加吸收光程,避免低频的1/f噪声和与波长无关的背景功率的影响,将其应用于OH自由基探测研究。探测激光器选择2.8μm中红外室温型连续波分布反馈式二... 将波长调制技术与离轴积分腔技术相结合,建立了波长调制离轴积分腔输出光谱实验装置,增加吸收光程,避免低频的1/f噪声和与波长无关的背景功率的影响,将其应用于OH自由基探测研究。探测激光器选择2.8μm中红外室温型连续波分布反馈式二极管激光器,OH自由基选择3568.52 cm^(-1)处Q(1.5e)跃迁谱线开展光谱探测,在512 m有效吸收光程和100 s采样时间下,实现了OH自由基1.2×10^(8)molecule/cm3的探测极限。实验研究发现,在弱透过光强下,激光器放大的自发辐射对吸收系数测量影响大,本实验装置下造成了约70倍的吸收低估,需要有效避免。 展开更多

关键词 激光吸收光谱 中红外 离轴积分腔 放大的自发辐射 OH自由基

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中红外差分吸收激光雷达探测苯气体浓度 被引量：2

13

作者 段明轩 李仕春 +4 位作者 刘家辉 王怡 辛文辉 华灯鑫 高飞 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3351-3359,共9页

苯作为挥发性有机化合物(VOCs)的重要组成部分,其大气污染状况日益引起人们的关注,中红外波段通常是分子的基频指纹吸收区,已成为痕量气体检测的重要波段,而差分吸收激光雷达是探测大气痕量气体的重要手段,故针对区域性苯浓度实时遥感问... 苯作为挥发性有机化合物(VOCs)的重要组成部分,其大气污染状况日益引起人们的关注,中红外波段通常是分子的基频指纹吸收区,已成为痕量气体检测的重要波段,而差分吸收激光雷达是探测大气痕量气体的重要手段,故针对区域性苯浓度实时遥感问题,提出基于中红外带间级联激光器(ICL)的探测大气苯浓度路径积分型差分吸收(IPDA)激光雷达系统。首先,在分析IPDA激光雷达的探测原理的基础上,构建了IPDA激光雷达的反演算法及其误差分析模型。其次,详细分析来自HITRAN数据库的中红外3100 cm^(-1)附近苯以及主要干扰气体(如HCl,CH_(4)和H_(2)O)的吸收光谱,结合HCl和CH_(4)着重考虑了H_(2)O对探测结果的影响,选择IPDA激光雷达的测量波长和参考波长分别为3090.89和3137.74 cm^(-1)。再次,基于两个连续波ICL,设计了探测大气苯浓度IPDA激光雷达系统,并可通过控制温度和驱动电流调谐激光器的输出波长,使其波长分别稳定在强吸收谱区和弱吸收谱区,并设计了基于中红外衍射光栅的光谱分光子系统,以实现双波长接收信号的同步探测。最后,基于标准大气模型,仿真分析了不同路径长度、能见度和水汽浓度情况下激光雷达的探测性能,并搭建中红外波段检测气体池开展了测试实验,以验证该IPDA激光雷达系统的可行性。仿真及实验结果分析表明,当大气能见度为5 km,水汽浓度低于0.4%时,苯的浓度路径积(CL)在0.1~24 mg·m^(-3)·km范围内探测的相对误差优于10%,而苯的CL为5 mg·m^(-3)·km时探测相对误差优于1%;初步实验测试了中外红波段差分吸收激光雷达探测的线性相关系数R^(2)约为98.7%。 展开更多

关键词 中红外光谱 激光雷达 差分吸收光谱 苯浓度

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高功率中红外3.8μm激光器 被引量：4

14

作者 谢刚 彭跃峰 +1 位作者 王卫民 武德勇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期970-972,共3页

采用1.06μm激光泵浦准相位匹配周期极化铌酸锂(PPMgLN)晶体光参量振荡器,实现高功率高效率高重复频率3.84μm中红外激光输出。泵浦源为椭圆光斑1.06μm激光,PPMgLN晶体MgO摩尔分数为5%,光参量振荡器为外腔单谐振结构,采用e→e+e相位匹... 采用1.06μm激光泵浦准相位匹配周期极化铌酸锂(PPMgLN)晶体光参量振荡器,实现高功率高效率高重复频率3.84μm中红外激光输出。泵浦源为椭圆光斑1.06μm激光,PPMgLN晶体MgO摩尔分数为5%,光参量振荡器为外腔单谐振结构,采用e→e+e相位匹配,利用了PPMgLN晶体的最大非线性系数。在1.06μm激光功率为73 W,声光Q开关工作频率为7.5 kHz的条件下,获得平均功率8.3 W,波长3.84μm激光输出,光-光转换斜率效率14.1%,水平和垂直方向光束质量平方因子分别为1.94,4.57。 展开更多

关键词 激光技术 中红外激光器 准相位匹配 PPMGLN晶体 光参量振荡器

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光纤型宽调谐中红外激光光源的设计与研制 被引量：1

15

作者 王会娟 常建华 +4 位作者 赵恒磊 赵佳生 冯素娟 郭强 毛庆和 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期287-292,共6页

报道了一种光纤型宽调谐中红外差频产生(DFG)激光光源,该系统分别以掺镱光纤激光器(YDFL)和掺铒光纤激光器(EDFL)作为泵浦和信号源。为拓宽基频光调谐范围,采用了4个不同工作波段的YDFL,并通过电控光开关实现段间的快速切换,总调谐范围... 报道了一种光纤型宽调谐中红外差频产生(DFG)激光光源,该系统分别以掺镱光纤激光器(YDFL)和掺铒光纤激光器(EDFL)作为泵浦和信号源。为拓宽基频光调谐范围,采用了4个不同工作波段的YDFL,并通过电控光开关实现段间的快速切换,总调谐范围为1040～1110nm;采用电控偏振控制器(ECPC)分别对基频光偏振态进行精确快速控制,以提高系统转化效率;利用PID算法和负反馈技术分别稳定泵浦LD温度和驱动电流,并将其工作状态通过LCD实时显示。测试结果表明,该中红外激光系统可在3.04～3.72μm内连续调谐。 展开更多

关键词 激光技术 中红外 差频产生 光纤激光器 宽调谐

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采用7.5μm中红外量子级联激光器的痕量甲烷气体检测仪 被引量：2

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作者 陈晨 党敬民 +2 位作者 黄渐强 杨悦 王一丁 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期3146-3150,共5页

一种具有高稳定性和高敏感度的紧凑型仪器,能精确、实时、实地连续测量和显示环境空气中的痕量甲烷(CH4)浓度。仪器采用了已集成热电制冷器激射波长为7.5μm的法布里-珀罗量子级联激光器(QCL)在室温脉冲工作模式下的最新技术,以覆盖CH4... 一种具有高稳定性和高敏感度的紧凑型仪器,能精确、实时、实地连续测量和显示环境空气中的痕量甲烷(CH4)浓度。仪器采用了已集成热电制冷器激射波长为7.5μm的法布里-珀罗量子级联激光器(QCL)在室温脉冲工作模式下的最新技术,以覆盖CH4位于ν4附近基频特征吸收谱带。同时,采用高品质液氮制冷碲镉汞中红外探测器,配合全反射镀金椭球反射镜一同使用,在20cm单路径开放式光路吸收气室环境下,确保被测甲烷气体浓度为200μmol.mol-1的实验条件下保持稳定度高达5.2×10-3。此仪器所集成的软件算法通过时间鉴别电子技术实现对QCL控制,能够在无需校准的情况下,提供连续痕量甲烷气体检测。实验表明,仪器可以用于环境监测中的实地痕量气体测量,并且操作人员可以通过替换在不同波长下运行的QCL来测量其他气体。 展开更多

关键词 痕量甲烷 热电制冷器 量子级联激光器 液氮制冷 碲镉汞中红外探测器 时间鉴别电子技术

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中红外固体激光器的振动可靠性 被引量：2

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作者 刘雯雯 苏伟 +2 位作者 罗文豪 李健坷 刘人怀 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期106-111,共6页

基于ANSYS建立了中红外固体激光器的有限元仿真计算模型,通过模态分析获取了固体激光器的各阶固有频率、振型等模态参数。结合非接触测振技术搭建了振动模态试验平台,通过试验与仿真对比,验证了模态仿真模型的可靠性。然后,在模态仿真... 基于ANSYS建立了中红外固体激光器的有限元仿真计算模型,通过模态分析获取了固体激光器的各阶固有频率、振型等模态参数。结合非接触测振技术搭建了振动模态试验平台,通过试验与仿真对比,验证了模态仿真模型的可靠性。然后,在模态仿真的基础上,通过谐响应分析,重点研究了激光器光学晶体组件在车载正弦扫频振动下的振动特性,获得了等效应力、总机械应变以及位移与激振频率的关系。最后,分析了影响激光器振动可靠性的关键位置,为改进设计提供了有益的参考。结果表明,2 000 Hz以内,底面固定约束的中红外固体激光器共有4阶固有频率与振型,试验与模态仿真得到的振型描述一致,且固有频率误差小于8%,车载扫频振动条件下,最大总机械应变和等效应力均出现在扩束器的输入镜边缘,沿光学晶体组件轴向的位移最大,其值约为0.14 mm。 展开更多

关键词 振动可靠性 中红外固体激光器 非接触测振技术 光学晶体组件 仿真

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“中红外光纤材料与器件前沿技术”专栏序言

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作者 戴世勋 王鹏飞 +1 位作者 秦冠仕 郭海涛 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期I0002-I0003,共2页

中红外波段覆盖了众多重要分子的特征振动吸收峰,也包括3-5μm和8-12μum两个重要的大气传输窗口,该波段的相干光源在光电对抗、大气遥感、星地通信、医疗健康、环保监控、传感等领域有着广泛的应用前景。与量子阱激光器、固体激光器和... 中红外波段覆盖了众多重要分子的特征振动吸收峰,也包括3-5μm和8-12μum两个重要的大气传输窗口,该波段的相干光源在光电对抗、大气遥感、星地通信、医疗健康、环保监控、传感等领域有着广泛的应用前景。与量子阱激光器、固体激光器和光参量振荡器等激光技术相比。 展开更多

关键词 固体激光器 光参量振荡器 中红外波段 激光技术 大气传输 光电对抗 相干光源 大气遥感

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小型化宽调谐光纤型DFG中红外激光源的研制 被引量：2

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作者 李秀丽 冯素娟 毛庆和 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期298-302,共5页

研制了一种小型化宽调谐光纤型DFG/QPM中红外光源。该光源的基频光采用分段调谐的方案,以3个不同工作波段的YDFL作为泵浦源,3个不同工作波段的EDFL作为信号源,并通过光开关实现各波段间的快速切换。研制了DFG中红外光源样机,其尺寸为440... 研制了一种小型化宽调谐光纤型DFG/QPM中红外光源。该光源的基频光采用分段调谐的方案,以3个不同工作波段的YDFL作为泵浦源,3个不同工作波段的EDFL作为信号源,并通过光开关实现各波段间的快速切换。研制了DFG中红外光源样机,其尺寸为440 mm×290:mm×500 mm,测试结果表明,泵浦光/信号光可在1050～1110 nm和1535～1600 nm范围内宽带连续调谐,经差频过程最终中红外激光实现3054.5～4009.1 nm波段内宽带无缝调谐。 展开更多

关键词 激光技术 分段调谐 中红外 差频产生 光纤激光器

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过渡金属离子掺杂Ⅱ-Ⅵ族中红外激光陶瓷研究进展 被引量：2

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作者 罗永治 余盛全 +1 位作者 阴明 康彬 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第5期947-958,共12页

2~5μm中红外激光在民用和军事领域的应用十分广泛。直接泵浦中红外激光增益介质材料是产生中红外激光的主要方式之一,二价过渡金属离子Cr^(2+)或Fe^(2+)掺杂的ZnS或ZnSe(TM^(2+)∶Ⅱ-Ⅵ)材料以其独特的光谱特性成为目前最具发展前景的... 2~5μm中红外激光在民用和军事领域的应用十分广泛。直接泵浦中红外激光增益介质材料是产生中红外激光的主要方式之一,二价过渡金属离子Cr^(2+)或Fe^(2+)掺杂的ZnS或ZnSe(TM^(2+)∶Ⅱ-Ⅵ)材料以其独特的光谱特性成为目前最具发展前景的中红外激光增益材料之一。本文首先归纳了TM^(2+)∶Ⅱ-Ⅵ材料的主要制备技术路线,然后重点介绍了采用激光陶瓷技术制备TM^(2+)∶Ⅱ-Ⅵ材料的研究进展,最后对TM^(2+)∶Ⅱ-Ⅵ陶瓷的原料制备与烧结技术的优化进行了展望。希望以此促进TM^(2+)∶Ⅱ-Ⅵ激光陶瓷材料的发展,为获得高性能的TM^(2+)∶Ⅱ-Ⅵ中红外激光器奠定关键材料基础。 展开更多

关键词 激光陶瓷 中红外激光 TM^(2+)∶Ⅱ-Ⅵ材料 光谱特性 烧结技术

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