基于虚拟仪器技术的腔内吸收光谱波长调制与解调.pdf

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1、第24卷第1O期传感技术学报Vo1．24No．102011年10月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS0ct．20l1WavelengthModulationandDemodulationofIntra-CavityAbsorptionSpectroscopyBasedonVirtualInstrumentTechnologyHANWennian，WANGYah，uUKun，JIADagong，LIUTiegen(CollegeofPrecisionInstrumentand@to—WlectronicsEngine

2、ering，TiaUniversity，n300072，China)Abstract：Inintra—cavityabsorptionspectroscopystudies，wavelengthmodulationtechniqueisintroducedtoimprovethesensitivityofgassensors．Wavelengthsweepandmodulationofopticalfiberringlaserareimplementedusingvirtualinstrumenttechnology．Afterestablishin

3、gtheconvolutionmodelofharmonicsignals，differentorderharmoniccomponentsofabsorptionlinesareachievedbymeansofdiscreteFouriertransform．Themeasurementsystemwithsimpleandeasyoperationcaneffectivelyreducelasernoiseandinterference．Theexperimentalresultsshowedthat17absorptionlinesoface

4、tylenemeasuredthroughthismethodwereconsistentwiththoseofHITRANspectradatabaseinthewavelengthrangefrom1526nmto1537nm，andtheaccuracyofspectrawasonlyrelatedtothefinenessofwavelengthtuning．Keywords：Intra·cavityabsorptionspectroscopy；gassensing；wavelengthmodulation；harmonicspectraEE

5、ACC：7230Edoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2011．10．012基于虚拟仪器技术的腔内吸收光谱波长调制与解调水韩文念，汪哄，刘琨，贾大功，刘铁根(天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津300072)摘要：在腔内吸收光谱研究中．采用波长调制技术以提高气体传感灵敏度。利用虚拟仪器技术，实现了光纤环腔激光器的波长扫描与调制：在建立谐波信号卷积模型的基础上，通过离散傅里叶变换的方法解调得到吸收信号的各阶谐波谱。采用此方法的测量系统结构简单，可有效地抑制部分激光噪声和干扰。实验结果表明，经调制解调测得乙炔气体在波长范围1526

6、nml537nm间的l7条吸收谱线与光谱数据库一致，谱线精度只与波长调谐的精细度有关。关键词：腔内吸收光谱；气体传感；波长调制；谐波谱中图分类号：TP212；TN253文献标识码：A文章编号：1004—1699(2011)10—1431-04激光腔内吸收光谱技术通过在激光形成过程中1系统原理增加介质与光子作用的有效吸收光程长，可大大提高测量系统对低浓度介质的检测能力l1]。对连续1．1腔内吸收光谱激光系统．传感灵敏度主要决定于光相干的各种干腔内吸收光谱技术是将吸收介质置于激光谐振腔扰，如量子噪声、瑞利散射、粒子数脉动的四波混频内，使光子在腔内振荡时多

7、次通过介质并被吸收，从而以及受激布里渊散射等]。采用波长调制技术以增强吸收信号的一种光谱方法。自上世纪七十年代被降低光源的不稳定和宽带背景吸收带来的干扰噪提出以来]，随着激光和光纤激光技术的不断发展，它声，从而提高气体传感灵敏度_3j。在普领域中占据日趋重要的地位6]。腔内吸收光本文提出一种基于虚拟仪器技术的波长调制解谱的工作原理是当激光腔内吸收介质的吸收线宽远大调方法，可以直接通过调制谱获得各阶谐波信号而于多模激光场的单个模宽同时又远小于激光场所有模不需要使用锁相放大器。式的总宽时。由于与频率有关的介质的吸收，使得激光项目来源：国家973计划项目(

8、2010CB327800)；高等教育博士点基金项目(20090032110053)收稿日期：2011—02—