光频链接的双光梳气体吸收光谱测量

双光梳光谱技术以其无运动部件快速采样、高分辨率探测等优势成为宽带激光光谱测量中的热点技术.但受限于常用微波锁定双光梳光源间的噪声特性,双光梳光谱技术仍难以发挥其探测潜能.本文报道一种光频域互相链接的双光梳光谱探测方案.通过将两台激光器的偏置频率同时锁定到一个窄线宽激光器上,既免去了结构复杂且成本高昂的非线性自参考系统,又将双光梳间的共同参考点设置到了光频范围,抑制了双光梳光谱采样抖动,实现光谱探测性能的提升.~(13)C_2H_2的ν_1+ν_3 P支光谱数据测量数据分析结果表明:谱线位置与文献结果符合良好,光谱分辨率为0.086 cm~(-1),信噪比200:1(62.5 ms,100幅平均),相应的秒均噪声等效吸收系数达6.0×10~(-6)cm~(-1)·Hz~(-1/2).该工作为双光梳光谱测量的实际应用提供了一种高精度、低成本、易于实现的解决方案.     

飞秒光学频率梳高精度气体吸收光谱技术进展

飞秒光学频率梳以其频谱宽、脉宽窄、频率稳定度高等优点,对光学频率计量、绝对距离测量、高精度光谱测定产生重大影响。飞秒光学频率梳的时域特性和频域特性溯源至微波频率基准,使得高精度气体吸收光谱探测成为可能。飞秒光学频率梳光谱技术具有测量速度快、光谱灵敏度高、分辨率高、信噪比高等优点,因此加大对飞秒光学频率梳光谱技术的研究力度将更好地服务于环境保护、工业生产、生物医学、科学研究等各领域。飞秒光频梳高精度气体吸收光谱主要可分为光频梳腔衰荡光谱、光频梳腔增强光谱和双光频梳多外差光谱。其中,根据采集方式不同,光频梳腔增强光谱又可分为梳齿游标测量法、虚拟成像相位阵列测量法和傅里叶变换测量法。目前,国外已广泛开展相关研究,而国内仍处于起步阶段。本文综述了飞秒光学频率梳高精度气体吸收光谱探测的主要技术方法,展示了不同测量方法典型的实验方案,分析了各探测方法的优缺点,并追踪了主要研究小组的前沿成果。     

实现FTIR光谱仪动镜扫描的全数字控制研究

动镜扫描是导致FTIR光谱仪动态测量误差的主要因素,其运动的平稳性直接制约着测量光谱的信噪比,并影响到后续光谱定性定量分析的精度,对FTIR光谱仪整体性能优劣有举足轻重的作用。针对传统基于模/数混合设计的动镜运动控制系统的复杂性,研究了一种简洁实效的全数字控制方法,将动镜运动产生的正交编码信号A和B送入数字逻辑芯片CPLD,在该芯片内编写相应的位置和速度控制算法,生成两路PWM信号,再通过数字功率芯片驱动挂载动镜的音圈电机完成扫描。实验表明,该控制方法使动镜在匀速阶段的速度平均稳定性优于97.2%,可显著提高测量光谱信噪比,为FTIR光谱仪高精度定量分析提供保障。     

Spectral distortion of dual-comb spectrometry due to repetition rate fluctuation

Dual-comb spectrometry suffers the fluctuations of parameters in combs. We demonstrate that the repetition rate is more important than any other parameter, since the fluctuation of the repetition rate leads to a change of difference in the repetition rate between both combs, consequently causing the conversion factor variation and spectral frequency misalignment. The measured frequency noise power spectral density of the repetition rate exhibits an integrated residual frequency modulation of 1.4 Hz from 1 Hz to 100 k Hz in our system. This value corresponds to the absorption peak fluctuation within a root mean square value of 0.19 cm~(-1) that is verified by both simulation and experimental result.Further, we can also simulate spectrum degradation as the fluctuation varies. After modifying misaligned spectra and averaging, the measured result agrees well with the simulated spectrum based on the GEISA database.