痕量气体检测技术在大气污染、工业过程控制、先进制造、现代农业、深海高原科考以及基础科学研究等领域都具有非常重要的应用,一直以来备受国内外产业及科研工作者的重视,灵敏度是其应用中的一项关键指标。为了提升气体检测灵敏度,腔增强吸收光谱(CEAS)技术被提出并应用于痕量气体检测,但CEAS的探测灵敏度受到激光到光学腔耦合效率以及腔模宽度窄的影响,难以实现吸收光谱的高灵敏度测量。
为了解决上述问题,人们发展了光学反馈腔增强吸收光谱(OF-CEAS)技术,传统的OF-CEAS大都采用V型腔结构,山西大学马维光教授课题组则选择使用分布反馈式半导体激光器(DFB-DL)作为光源,提出了一种基于双镜法布里-玻罗腔的光学反馈腔增强吸收光谱技术,并于近期发表在《光学精密工程》期刊,成为其封面文章“近红外光学反馈线性腔增强吸收光谱技术”。
论文网址:http://ope.lightpublishing.cn/thesisDetails#10.37188/OPE.2020.0657
马维光教授课题组通过对反馈给半导体激光的腔内共振光场相位精确控制,有效压窄激光线宽,提高透射腔模幅度的稳定性,在扫描激光频率的情况下,实现了对101个腔模的展宽,并对32×10-6 的CH4进行了探测,评估得到的探测灵敏度为0.54×10-6 (1σ),实现了痕量甲烷气体的高灵敏检测。并且可以通过采用近红外或中红外不同波长的半导体激光源,可以实现包括SO2、SO3、NO、NO2、H2S、NH3、CO、CO2等气体的测量。
马维光教授课题组
该文通讯作者马维光是山西大学激光光谱研究所教授,博士生导师,《光学精密工程》青年编委,全国激光光谱技术学术论坛秘书长,山西大学光学工程学科负责人,光电工程系主任,瑞典于默奥大学博士后,长期从事超灵敏激光光谱技术,痕量气体检测技术、激光技术等的理论和实验研究。主持国家自然科学基金4项,军工863项目1项,其他省部级基金近10项,合作发表SCI高水平论文近百篇,获批国家发明专利10余项,其中2项完成转让。