基于功率增强型QEPAS技术的二氧化碳气体高灵敏检测研究

论文摘要

二氧化碳（CO2）是环境大气以及燃烧废气的主要成分,同时也是重要的化工原料,对其浓度进行高灵敏度检测在物理、生物、化学等众多学科中均有重要的应用。传统检测方法已经无法满足国防科研、能源化工、医疗诊断等科技前沿领域中对CO2浓度检测的需求。石英增强光声光谱（QEPAS）技术是近年来发展迅速的一种激光检测技术,具有高分辨率、小体积、对环境噪声免疫等优点。基于QEPAS技术探测灵敏度与激励光功率成正比的特性,以中心波长为1 572 nm的窄线宽分布反馈式半导体激光器为激励光源,将掺饵光纤放大器（EDFA）与QEPAS技术联用,提出了功率增强型QEPAS技术,实现了光声信号的大幅度提高。此外,通过波长调制技术、谐波解调技术以及电调制相消技术的使用,成功将装置的整体噪声压制在音叉式石英晶振的理论热噪声水平。激光波长调制深度对装置信号幅度的影响也通过实验在一个标准大气压下进行了研究。结果显示,对6 361.25 cm-1处CO2气体吸收线,当激光功率为1 495 mW,调制深度为0.33 cm-1,系统探测带宽为0.833 Hz时,功率增强型QEPAS装置对CO2的探测灵敏度为3.5 ppm,归一化等效吸收系数为1.01×10-8W·cm-1·Hz-1/2。

论文目录

• 引 言
• 1 实验部分
•   1.1 吸收线选择
•   1.2 掺饵光纤放大器
•   1.3 实验装置
• 2 参数优化及性能评估
•   2.1 EDFA对QEPAS系统性能的影响
•   2.2 激光调制深度的优化
•   2.3 性能评估
• 3 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 武红鹏,彭赛男,赵晋彪,董磊,贾锁堂

关键词: 石英增强光声光谱,光纤放大器,电调制相消,检测

来源: 光谱学与光谱分析 2019年03期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 化学,环境科学与资源利用

单位: 量子光学与光量子器件国家重点实验室激光光谱研究所,山西大学物理电子工程学院,极端光学协同创新中心

基金: 国家自然科学基金项目(6622503,61575113),山西省高等学校创新人才支持计划,山西省“三晋学者”特聘教授支持计划(2017QNSJXZ-04),山西大学本科生科研训练计划资助

分类号: X831;O657.3

页码: 840-844

总页数: 5

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