CO2分子的近红外二极管激光吸收光谱灵敏探测

利用近红外二极管激光波长调制技术与二次谐波探测结合初步观测了CO2 分子在波长 1.5 7μm附近的吸收 ,获得了最小可探测吸收为 8.6× 10 -5(信噪比为 2 ) ,对应 5 0 0× 10 -6m-1的探测灵敏度。     

4.4 μm中红外激光外差光谱探测技术研究

在国内首次报道以窄线宽的4.4 μm外腔量子级联激光(QCL)作为本地振荡光源,黑体作为辐射光源的激光外差光谱实验装置的建立和测量工作。激光外差光谱是一种高灵敏度的光谱探测技术,并可以用于发展一种小型的光谱探测系统,进行地基或星载的地球大气或天文观测。介绍了激光外差的基本理论、装置的建立和实验测量工作。此激光外差光谱实验装置采用4.4 μm外腔量子级联激光,出光功率高达180 mW,在4.38～4.52 μm间连续可调,具有很宽的光谱调谐范围,能实现CO₂,CO和N₂O等大气重要分子的同时测量。通过开展不同压力下CO₂气体的激光外差光谱测量,对激光外差光谱实验装置的性能进行了评估。目前该激光外差系统的信噪比达到86,低于散粒噪声极限条件的理论计算值287,系统的光谱分辨率约为0.007 8 cm-1,能满足较窄线宽条件下的高分辨率激光外差光谱的测量。分析结果表明,中红外激光外差光谱系统具有很高的瞬态信噪比及光谱分辨率,在高精度测量大气温室气体的柱浓度和温室气体垂直廓线分布方面具有广阔的应用前景。     

1.531μm附近NH_3分子痕量探测

基于离轴积分腔输出光谱技术(OA-ICOS)的小型集成系统以工作在近红外1.531 μm附近的分布反馈式(DFB)二极管激光器为光源,测量了窒温下各种低浓度NH_3与空气的混合气.首先利用标准浓度的CO_2气体校准得到腔镜的有效反射率R为0.996 9,在此条件下,基长35.8 cm的光学谐振腔作为吸收池可得到115.46 m的吸收光程.NH_3在6 528.764cm~(-1)位置的强吸收谱线被选择用于痕最探测,在100 torr的总压力下,实验测得NH_3的探测极限为2.66 ppmv(S/N～3),之后结合波长调制技术,在信号检测通路中采用锁丰兀放大技术来实现调制信号的二次谐波检测,这可以更好地抑制背景噪声而提高探测信号的信噪比,最终将NH_3的探测极限进一步提高到0.274 ppmv(S/N～3).     

车载天然气管道泄漏遥感探测技术的研究

我国天然气工业已经进入了迅速增长阶段,其作为一种洁净、高效的能源在经济发展以及人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。天然气在生产、加工、运输和储存等过程中泄漏是难以避免的,这不仅会造成浪费,甚至还会造成重大灾难事故,这就使得对天然气管道泄漏进行探测显得尤为重要。文章围绕着车载式天然气管道泄漏遥感探测展开研究,设计并建立了一套车载式天然气管道泄漏遥感探测系统及模拟车载运动条件的实验平台,提出了一种简易可行的积分浓度标定方法。同时基于此实验平台和新的标定方法对不同反射距离,不同反射体,不同反射角度以及不同运动扫描速度进行了测量对比,用以模拟真实外场环境。实验结果和理论分析具有很好的一致性,该系统可实现探测距离为70m,时速为53.3km.h-1下,对较低浓度标准气体进行遥感探测,最小探测极限为28.9ppm.m。实验结果能够满足实际探测需要。     

锗薄膜透射光学二次谐波研究

本文采用固定入射角，改变入射光偏振方位角的方法从实验上了研究了锗薄膜的透射光学二次谐波产生及其变化规律，并从理论上推导了产生透射二次谐波的表达式，最后拟合求得描述面谐波电流的唯象参数ａ。     

5.33 μm处磁旋转吸收光谱NO分子探测研究

本文基于直流磁场的磁旋转吸收光谱技术探测研究一氧化氮分子的痕量. 使用5.33 μm连续波量子级联激光器作为探测光源,结合Chernin型光学多通池,在1875.81 cm^-1(²∏_3/2(3/2),υ=1←0)波长处进行探测. 108 m吸收光程下,实现了1.15 ppbv的探测极限(1s,1σ). 当采样时间延长到15 s,探测极限可提高至0.43 ppbv.     

光热辐射技术中二次谐波的特性研究

本文从理论和实验上讨论了光热辐射技术中二次谐波振幅和位相的频率特性，随样品厚度的变化特性以及随激励光功率的变化特性并与基波信号作了比较。     

高数值孔径二次谐波显微术的分子取向探测

基于矢量衍射理论和格林函数法,利用坐标变换分析高数值孔径条件下二次谐波强度随胶原纤维取向的变化规律.研究结果表明,当胶原纤维垂直于z轴时,聚焦光场Ey、Ez分量的增强导致二次谐波相对强度极小值的上升;随着胶原纤维极角的改变,二次谐波强度的整体变化趋势发生变化,同时前向和后向二次谐波之间的强度变化也出现明显差异.     

高分辨率高灵敏度可调谐近红外二极管激光光谱探测

根据近红外可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)和波长调制光谱技术(WMS)的原理,设计了一套可调谐近红外二极管激光光谱仪,在实验室结合长程吸收池,对各种浓度的CO2进行了测量。测量结果表明,在170m吸收程时,可以探测压力为1．9995Pa的CO2,比原来的实验结果有很大提高a     

NO2分子高灵敏度痕量探测技术研究

 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3 s采样时间下, 系统探测灵敏度为3.2×10-9 cm-1（1 σ）,对应NO2的探测极限约为187 pmol/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30 s时,系统的探测极限可提高至44 pmol/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。     

光学二次谐波法研究银表面吸附吡啶分子的特性

在大气和超高真空环境下,用光学二次谐波法对银膜及抛光银表面吸附吡啶分子的实验研究表明,银膜表面存在的微尺度活性位对分子吸附起关键作用。 关键词：     

利用数字锁相放大器对甲烷气体进行谐波探测的实验研究

利用数字锁相放大器探测了甲烷气体位于6 105.369 4 cm-1处的弱吸收线的高次谐波,并通过计算机实现了对数字锁相放大器的远程控制,用Visual Basic 6.0编制了一套通信应用程序,界面友好。实验结果与理论分析相吻合,充分验证了数字锁相放大器用于探测微量气体直接吸收光谱的高次谐波,能获得相当好的信噪比。可利用此结论对弱吸收线进行探测,从而为高灵敏探测污染气体提供了一种简单有效的实验方法。     

CO和CO2的1.58μm波段可调谐二极管激光吸收光谱的二次谐波检测研究

红外可调谐二极管激光吸收光谱技术作为新的痕量气体监测分析方法,在大气化学研究和污染气体监测中得到了应用.文章介绍利用可调谐二极管激光吸收光谱学(TDLAS)技术对常压下的CO和CO2的近红外波段光谱静态测量研究和洛伦兹线型下的CO2二次谐波光谱与调制度的关系.     

高灵敏腔衰荡光谱技术及其应用研究

光腔衰荡光谱(CRDS)技术具有精度高、灵敏度高、线性动态范围大的优势,被广泛应用于环境大气碳和水循环监测、人体呼气监测、深海/海洋溶解气体监测等领域.本文简要介绍了 CRDS的基本原理及其发展历程,梳理了近年来国内外研究机构在痕量气体及同位素探测上的应用研究进展,重点介绍了中国科学院安徽光学精密机械研究所在环境大气温...     

中心对称萘酞菁分子二次谐波产生的实验研究

研究了三种萘酞菁化合物LB膜的制备,并通过二次谐波产生的方法研究了单个对称取代的萘酞菁化合物及双(四叔丁基萘酞菁)铒的二阶非线性光学特性,并对它们的产生机理进行了简单的讨论.单个对称取代的萘酞菁化合物,它们的二次谐波产生机制为磁偶极子耦合机制,双(四叔丁基萘酞菁)铒的二阶非线性光学特性起源于电四极子模型,且它的二阶非线性极化率χ(2)(或超极化率β)大于单个萘酞菁化合物.     

手性薄膜表面二次谐波圆二向色性的研究

给出了螺旋型手性分子薄膜表面反射方向的圆二向色性的谐波强度表示式,分析了谐波的强度与手性分子的取向,分子的螺距和半径等结构参数的关系,给出了数值模拟结果,发现在入射光强一定的情况下,谐波强度在螺距和半径的取值范围内分别存在着最大值,以及螺距与半径之间满足的关系式随分子取向角的变化而不同。     

一种用于谐波检测过程中消除谐波背景方法的研究

针对可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）连续检测技术中,二次谐波背景信号存在漂移的现象,提出改变激光器中心电流实时提取背景信号,以消除连续检测过程中背景信号的漂移对浓度反演的影响。依据波长调制理论推导了二次谐波背景信号的理论表达式,并分析了实际情况下影响二次谐波背景信号的因素。给出激光器在不同工作温度时电流和输出光强度之间的关系曲线,并分析了改变激光器中心电流实时提取背景信号的可行性。结合背景信号搜索方法设计了基于LabVIEW的背景信号提取流程图。设计以氨气为检测对象的TDLAS实验系统,选取了氨气的吸收谱线以及对应的吸收中心电流。在激光器电流全工作区间内只存在唯一吸收峰的情况下,确定实验中各参数的数值及搜索背景的电流范围。实验结果表明：该方法可实时提取谐波背景信号。结合线性最小二乘法拟合反演可有效地减小检测误差及背景信号对浓度反演精度的影响,提高浓度的检测精度及准确性。在连续检测实验中,反演浓度的标准差由2.688 3降到1.856 1,减小背景信号漂移对检测浓度准确性的影响,提高了连续检测的准确性。     

基于“泵浦-探测”效应的等离子体通道中三次谐波增强与光谱分析

利用“泵浦-探测”非共线双等离子体通道方法实现三次谐波增强。泵浦光与探测光间的耦合作用能有效改善探测光光丝中的饱和效应,克服光强钳制对谐波强度增加的限制。实验中将两束能量分别为4.4和10.2 mJ、中心波长均为810 nm、脉宽均为60 fs的超短脉冲在空气中非共线聚焦,能各自形成光丝且产生微弱三次谐波。当强光在时域上超前于弱光时,强光会预先成丝形成等离子体通道,对后续弱光产生调制,使探测光产生的三次谐波强度明显增强。实验发现270 nm谐波能量增加的显著区域内频谱宽度出现振荡变化,当两光以27.3 mrad小角度相交于几何焦点前约15 mm,且探测光滞后约55 fs时,获得的能量增长倍率达到近70倍,对应谱宽约为5 nm。     

银表面光学二次谐波参数的研究

本文测量了几种玻璃-银膜界面反射二次谐波随入射光偏振角的变化,测量了超高真空中多晶银基底上冷凝银膜表面退火前后的反射二次谐波,以及超高真空中纯度为99.99%多晶银表面的反射二次谐波,计算了垂直和平行表面谐波电流参数a、b,得到对棱镜-银界面b=-0.97;α=2.1,多晶银表面α=-9,冷凝银膜退火前后α分别为7和-5.结果表明.α对表面状况极为敏感.