| 光学反馈线性腔衰荡光谱技术不确定性 |
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| 引用本文： | 王兴平,赵刚,焦康,陈兵,阚瑞峰,刘建国,马维光.光学反馈线性腔衰荡光谱技术不确定性[J].物理学报,2022(12):49-57. |
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| 作者姓名： | 王兴平 赵刚 焦康 陈兵 阚瑞峰 刘建国 马维光 |
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| 作者单位： | 1. 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系;2. 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所;3. 山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室;4. 山西大学极端光学协同创新中心 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(批准号:41901081,61875107,61905136,61905134,62175139,61805286)资助的课题~~； |
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| 摘 要： | 腔衰荡光谱技术是一种高灵敏的腔增强分子吸收光谱测量技术,由于激光频率噪声大,导致激光到腔耦合效率低,严重限制了其对痕量气体的探测灵敏度.光学反馈可以有效压窄半导体激光器的线宽,提高激光到外部谐振腔的耦合效率.本文基于精细度为7800的Fabry-Pérot腔,发展了光学反馈线性腔衰荡光谱技术.首先从光场相位的角度给出了线性腔光学反馈的原理,然后分析了影响测量不确定性的因素,包括光学反馈率、衰荡信号触发阈值、探测器相对透射汇聚光斑位置等.实验结果表明,通过设置低反馈率(3%自由光谱区间)、高衰荡信号触发阈值(90%腔模幅度)以及将光斑聚焦到探测器有效面中心等措施,结合光学反馈效应,可将空腔衰荡时间的相对不确定度提升至0.026%,远优于传统腔衰荡技术获得的典型值.系统在积分时间为180 s时,获得探测灵敏度为1.3×10–10 cm–1,对应甲烷的最小可探测吸收体积浓度为0.35×10–9,从而满足了碳监测的要求.
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| 关 键 词： | 光学反馈 腔衰荡 线性腔 高灵敏 |
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