相敏式激光啁啾色散光谱技术在高吸收度情况下的应用

摘要：

研究了相敏式激光啁啾色散光谱法在高吸收度情况下的应用.用窄频半导体激光器作为光源,利用一工作于载波抑制模式的铌酸锂电光强度调制器调制单频激光,在单频激光两侧产生两个边频分量,并通过两边频分量产生外差干涉信号.利用外差干涉的相位波动来测量甲烷气体位于1653.7 nm附近的折射率波动,通过气体折射率与吸收系数之间的Kramers-Kronig关系计算甲烷气体浓度.传统的波长调制光谱法受限于郎伯-比尔定律,在应用于高吸收度的情况时,存在灵敏度下降的问题,甚至出现随气体浓度上升输出信号反而下降的现象.实验结果显示,相同实验条件下,波长调制光谱法的线性测量范围为38.1—1500 ppm·m,线性测量的动态范围仅为16 dB;而相敏式激光啁啾色散光谱法在很大的吸收度范围内均具有线性输出,检出限低至47.3 ppm·m,线性测量范围上限为174825 ppm·m,具有超过35 dB的动态范围.

关键词：可调节半导体激光吸收光谱法、色散光谱、波长调制光谱、外差干涉

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分类号：TN2;O43

资助基金：国家重大科学仪器设备开发专项2012YQ200182, 2012YQ0901670602 资助的课题. Project supported by the National Major Scientific Instrument and Equipment Development Project of ChinaGrant . 2012YQ200182, 2012YQ0901670602

在线出版日期：2017-07-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：84-94