基于二次-四次谐波联用的免标定波长调制激光吸收光谱方法 被引量：1

1

作者 王一红 周宾 +1 位作者 赵荣 汪步斌 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期368-373,共6页

可调谐激光二极管吸收光谱(TDLAS)技术因其高灵敏度、高选择性和快速响应的特点,被广泛应用于痕量气体的检测与燃烧诊断研究。基于谐波检测的波长调制光谱(WMS)方法具有高信噪比的优势,是最常用的TDLAS气体传感方法之一。近年来,为了扩... 可调谐激光二极管吸收光谱(TDLAS)技术因其高灵敏度、高选择性和快速响应的特点,被广泛应用于痕量气体的检测与燃烧诊断研究。基于谐波检测的波长调制光谱(WMS)方法具有高信噪比的优势,是最常用的TDLAS气体传感方法之一。近年来,为了扩展WMS方法的适用范围,减小光谱参数标定误差,针对WMS方法免标定策略的研究逐渐成为热点。传统的免标定WMS方法一般需要根据光谱数据库并结合激光调制参数进行复杂的吸收光谱模拟,对先验光谱参数的准确度和硬件参数提出了很高的要求。针对以上问题,提出了一种基于二次-四次谐波联用的免标定波长调制激光吸收光谱方法,可以实现气体参数的快速、精确测量。与传统免标定WMS方法相比,新方法有以下特点和优势:(1)新方法基于Voigt线型导出,可以适应于任意展宽条件下的测量;(2)新方法只需要利用二次谐波和四次谐波中心峰高参数的代数计算即可获得吸收谱线展宽、积分吸收面积等关键光谱参数,进而实现浓度、温度等气体参数的测量;(3)新方法不需要进行运算量较大的谐波拟合以及高次谐波计算,降低了对硬件系统的要求;(4)因为不需要扫描完整的吸收谱线形状,解决了传统方法在高温高压下由于吸收谱线展宽变大而导致的谐波信号不完整问题;(5)新方法只需要利用光谱数据库中的吸收谱线强度和低状态能量等光谱参数,而不需要利用自展宽系数、温度指数、其他组分碰撞展宽系数等先验参数,降低了对光谱数据库的依赖性。为了验证新方法的可行性,在实验室环境搭建WMS测量系统,选择CH_(4)分子在6046.95 cm^(-1)附近的吸收谱线,并利用二次与四次谐波峰值进行室温下CH_(4)摩尔分数的测量实验。实验结果表明,在20 cm吸收光程长下,CH_(4)摩尔分数测量的相对误差为1.19%,系统的探测极限为4.28×10^(-6)。 展开更多

关键词 吸收光谱 波长调制 谐波检测 免标定 甲烷检测

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基于波长调制光谱技术的多组分气体遥测系统(特邀) 被引量：2

2

作者 蒋源 郑睿健 +4 位作者 续新科 任隆样 赵刚 赵延霆 马维光 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期188-197,共10页

为实现对危化品气体泄漏的实时、远距离、非接触性监测,提高监测效率和精度,研制了一种多组分气体激光遥测系统。基于波长调制光谱技术,利用STM32芯片结合自主设计的驱动电路对激光器进行控制,采用不同的调制频率分别提取甲烷、氨气、... 为实现对危化品气体泄漏的实时、远距离、非接触性监测,提高监测效率和精度,研制了一种多组分气体激光遥测系统。基于波长调制光谱技术,利用STM32芯片结合自主设计的驱动电路对激光器进行控制,采用不同的调制频率分别提取甲烷、氨气、乙炔的二次谐波信号,实现混合气体的同步、实时、远距离遥测。采用光强调制幅度归一化的波长调制光谱技术使遥测结果免受回波激光对信号强度的影响。实验测量表明本系统对甲烷、氨气、乙炔的探测下限分别可以达到87 ppm·m、212 ppm·m、12 ppm·m,测量误差小于10%。测量不同距离下的遥测信号,遥测距离至少可达40 m。本系统为激光痕量气体检测研究与应用提供了一种多气体、实时、同步、高灵敏度、远距离、性能稳定的遥测解决方案,能够广泛应用于矿山灾害气体监测预警,危化品场站和运输管网等场合的气体泄漏监测预警。 展开更多

关键词 光谱学 痕量气体检测 多组分气体 可调谐半导体激光吸收光谱 波长调制光谱技术 气体遥测

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基于跨波长调制和直接吸收光谱的宽量程多气体检测方法 被引量：6

3

作者 赵晓虎 孙鹏帅 +4 位作者 张志荣 王前进 庞涛 孙苗 庄飞宇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期82-91,共10页

针对可调谐半导体激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)在煤矿、石油化工领域进行气体浓度检测时,遇到的高精度、宽动态范围需求,采用时分复用的方法,将直接吸收光谱技术(Direct Absorption Spectrosco... 针对可调谐半导体激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)在煤矿、石油化工领域进行气体浓度检测时,遇到的高精度、宽动态范围需求,采用时分复用的方法,将直接吸收光谱技术(Direct Absorption Spectroscopy,DAS)和波长调制光谱(Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS)技术的优势相结合,完成了高精度、宽量程和免标定多气体检测系统的设计。设计激光器的驱动为线性扫描输出和叠加不同高频调制扫描输出的周期信号,用于完成高低浓度反演算法的时分复用计算,通过实验优化选择检测气体的吸光度拐点,实现对气体浓度的高精度、宽量程检测。在室温和常压下,通过实验分别对CH_(4)、CO和C_(2)H_(2)三种气体体积浓度进行检测,确定了两种算法最佳拐点吸光度约为0.026 cm^(-1)。系统对CH_(4)、CO和C_(2)H_(2)三种气体体积浓度的检测量程分别为0~100%、0~5 000×10^(-6)和0~1 000×10^(-6),其最小体积浓度检测限分别为2.27×10^(-4)、0.21×10^(-6)、1.68×10^(-6),且在量程内的测量结果准确度优于现行的煤矿行业标准。实验结果表明:该方法能够满足工业现场实际应用的需求,有利于拓展激光吸收光谱技术在工业过程、安全等领域的应用。 展开更多

关键词 可调谐半导体激光吸收光谱技术 直接吸收光谱 波长调制光谱 宽动态范围

原文传递

基于波长调制光谱技术的二氧化碳浓度测量 被引量：7

4

作者 王雪梅 刘石 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2017年第5期356-361,共6页

以可调谐激光二极管吸收光谱技术为基础,结合波长调制光谱技术,对不同体积浓度的二氧化碳气体进行检测。分别分析正弦波调制信号的不同调制电压及调制频率对二次谐波信号波形及峰值的影响。结果显示当调制电压为0.25 V、调制频率为10 kH... 以可调谐激光二极管吸收光谱技术为基础,结合波长调制光谱技术,对不同体积浓度的二氧化碳气体进行检测。分别分析正弦波调制信号的不同调制电压及调制频率对二次谐波信号波形及峰值的影响。结果显示当调制电压为0.25 V、调制频率为10 kHz时,得到的二次谐波信号较好。在此基础上,利用实验室中搭建的单光路测量系统对不同浓度的CO_2气体进行检测,得到气体浓度与二次谐波峰值线性相关系数为0.998,系统的检测极限为450 ppm。研究为该类系统调制系数的选择提供了实验依据,为工业应用打下了基础。 展开更多

关键词 可调谐二极管激光吸收光谱 波长调制光谱技术 调制系数 浓度测量

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基于免校准波长调制的多光程吸收光谱 被引量：3

5

作者 邵李刚 邱选兵 +1 位作者 魏计林 李传亮 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期795-799,共5页

为了研究免校准波长调制光谱技术对激光光强变化及外界干扰的免疫能力,采用基于免校准波长调制技术的多光程吸收光谱,以乙炔为测量目标,进行了理论分析和实验验证.结果表明,不同激光功率下得到的波长调制二次谐波信号幅值发生明显变化,... 为了研究免校准波长调制光谱技术对激光光强变化及外界干扰的免疫能力,采用基于免校准波长调制技术的多光程吸收光谱,以乙炔为测量目标,进行了理论分析和实验验证.结果表明,不同激光功率下得到的波长调制二次谐波信号幅值发生明显变化,但通过免校准的方法得到的信号变化较小,且受气流影响、部分遮光、系统振动等外界干扰影响较小;采用免校准方法实验得到的体积分数在5×10^-6~9×10^-5范围内的光谱信号拥有较好的线性度,相关系数达0.9997;采用Allan方差分析得到该实验系统的最小探测极限可达1.2×10-8.免校准波长调制光谱技术能较好地避免光强抖动、气流干扰、系统振动等干扰,从而提高系统稳定性和探测灵敏度. 展开更多

关键词 光谱学 可调谐半导体激光吸收光谱 免校准波长调制光谱 气体测量 乙炔(C2H2)

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利用波长调制光谱技术测量高温环境中的气体压强、温度和H_2O组分浓度 被引量：5

6

作者 屈东胜 洪延姬 +2 位作者 王广宇 潘虎 王明东 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1339-1344,共6页

利用基于可调谐半导体激光器的扫描波长调制光谱技术,实现了高温燃烧场内气体参数的测量。提出了基于迭代算法实现气体压强、温度和组分浓度同时测量的方法,迭代算法具有收敛速度快以及对初始值不敏感等优点。采用频分复用技术,利用两条... 利用基于可调谐半导体激光器的扫描波长调制光谱技术,实现了高温燃烧场内气体参数的测量。提出了基于迭代算法实现气体压强、温度和组分浓度同时测量的方法,迭代算法具有收敛速度快以及对初始值不敏感等优点。采用频分复用技术,利用两条H_2O吸收谱线(7 454.45和6 806.03cm-1)的谐波信号,对高温燃烧场进行了实验研究,并将气体压强、温度和H_2O组分浓度测量结果与压力传感器、热电偶和直接吸收光谱法的测量结果进行比较,结果表明,基于波长调制光谱技术测得的气体压强、温度和H_2O浓度与预测值基本符合,最大偏差分别在7.6%,8.1%和7.5%以内。此方法具有多参数同时测量、免标定等显著优势,但由于依赖的参数较多,容易对测量精度造成影响。 展开更多

关键词 波长调制光谱 燃烧场 免标定测量 迭代算法

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基于VisuShrink小波阈值变换的甲烷检测降噪技术

7

作者 姜建国 胡钧凯 王秀芳 《化工自动化及仪表》 CAS 2024年第3期410-416,共7页

在利用可调谐半导体激光吸收光谱技术探测甲烷气体泄漏时,复杂的环境光干扰会降低浓度检测信号的信噪比使波形失真。为了抑制噪声,增强电信号与浓度值的线性相关度,提出一种以VisuShrink方法改善小波阈值函数的小波阈值去噪算法。该算... 在利用可调谐半导体激光吸收光谱技术探测甲烷气体泄漏时,复杂的环境光干扰会降低浓度检测信号的信噪比使波形失真。为了抑制噪声,增强电信号与浓度值的线性相关度,提出一种以VisuShrink方法改善小波阈值函数的小波阈值去噪算法。该算法针对小波阈值去噪算法的软硬度不能平衡信号,存在失真的问题,利用统计方法对阈值进行计算,弱化间断点阈值跳变影响。通过仿真计算对比未加噪声前的信号与滤波后的信号,提出算法的信噪比为28.405 30,优于四阶巴特沃斯滤波器。VisuShrink方法在SNR和NCC参数上性能远优于巴特沃斯滤波器,与软阈值函数相近,在MSE均方误差分析上远小于软阈值精度,与巴特沃斯相近,具有较好的平滑特性。实际搭建检测平台对多个浓度样本采样进行多次采样,采用VisuShrink方法设计的滤波器将系统误差精度从4.14%提升至2.472%,算法可有效用于甲烷检测系统提高光谱数据的平滑性和准确性。 展开更多

关键词 可调谐半导体激光吸收光谱 气体浓度测量 波长调制光谱技术 小波阈值去噪 甲烷泄漏

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光波导位相调制技术产生多波长光源 被引量：8

8

作者 向端燕 刘兰芳 +1 位作者 陈刚 金国良 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期73-75,122,共4页

用Matlab软件模拟分析了高频光波导电光位相调制器的输出光谱特性。结果表明,在一定频率的微波源作用下,单色光通过光波导位相调制器后会产生光频谱展宽,展宽光谱中包括中心波长及各阶光边波带。随位相调制深度加大,边波带数目增多,光... 用Matlab软件模拟分析了高频光波导电光位相调制器的输出光谱特性。结果表明,在一定频率的微波源作用下,单色光通过光波导位相调制器后会产生光频谱展宽,展宽光谱中包括中心波长及各阶光边波带。随位相调制深度加大,边波带数目增多,光谱展宽增大;位相调制深度为3.3时,10dB展宽光谱中含边波带数为8个。实验制作了光波长1.55μm、微波频率10GHz的铌酸锂电光波导位相调制器;输出光谱中可清楚观察到正负三阶等频率间隔的边波带,即可实现七路光源输出,由此提出并验证了光波导位相调制技术用作多波长光源的可能性。利用位相调制器的光频谱展开得到多波长光源,具有成本低、易实现、促进系统集成等优点,有良好的应用前景。 展开更多

关键词 波分复用技术 光波导位相调制技术 多波长光源 光谱展宽

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硬件可重构近红外波长调制甲烷传感器及应用(特邀)

9

作者 师月崇 李亚飞 +2 位作者 宋芳 郑传涛 王一丁 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期80-91,共12页

为了加快气体吸收光谱分析算法的求解速度、重构算法的硬件逻辑,采用现场可编程门阵列(FPGA)器件,结合波长调制光谱技术,研制了一种硬件可重构波长调制甲烷传感器。根据应用功能需求,可在硬件层面重构逻辑电路,从而更新系统工作模式和... 为了加快气体吸收光谱分析算法的求解速度、重构算法的硬件逻辑,采用现场可编程门阵列(FPGA)器件,结合波长调制光谱技术,研制了一种硬件可重构波长调制甲烷传感器。根据应用功能需求,可在硬件层面重构逻辑电路,从而更新系统工作模式和探测参数。采用流水线技术,对光谱分析算法进行了硬件加速,光谱分析部分的输入与输出之间的时间延迟仅为4.05 ms。实验分析了该传感器在连续、间歇两种工作状态下的波形与电流,证明了该系统工作模式的可重构特性,也证实了采用间歇式工作降低激光气体传感器功耗的可行性。采用正弦信号对FPGA算法部分的功能进行了测试,结果表明,测得的信号幅值与输入信号幅值的线性度达到了99.99%。采用中心波长为2334 nm的分布式反馈激光器作为光源、光程为25 m的赫里奥特气室作为气体吸收池,开展了甲烷检测实验。传感器的线性度为99.97%,响应时间约为4.9 s。艾伦方差结果表明,当积分时间为0.5 s时,传感器的检测下限为7.8×10^(-6)。开展的甲烷泄露实验证实了该传感器的现场应用能力。设计的FPGA算法,通过硬件编程,可实现传感器工作模式与参数的灵活重构,在激光气体传感领域具有较好的片上集成应用前景。 展开更多

关键词 光电检测技术 红外吸收光谱 波长调制光谱 现场可编程门阵列 气体检测

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煤热解中痕量乙烯在线激光吸收光谱检测

10

作者 段政 孟星星 +6 位作者 李凯亮 孙小聪 田亚莉 宫廷 李传亮 邱选兵 蔡廷栋 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期670-677,共8页

为了实现煤热解过程中痕量乙烯(C2H4)标识气体的在线识别与检测,结合波长调制与长光程技术,搭建了煤热解乙烯在线激光吸收光谱检测装置。采用中心波长为1620 nm通信波段DFB激光器作为激光光源,有效光程为15 m的多光程吸收池为样品吸收池... 为了实现煤热解过程中痕量乙烯(C2H4)标识气体的在线识别与检测,结合波长调制与长光程技术,搭建了煤热解乙烯在线激光吸收光谱检测装置。采用中心波长为1620 nm通信波段DFB激光器作为激光光源,有效光程为15 m的多光程吸收池为样品吸收池,利用SR830进行波长解调,通过二次谐波信号反演得到乙烯浓度。使用高精度流量控制器,利用高纯氮气稀释乙烯配比,制备得到10×10^(-6)到90×10^(-6)的标准乙烯样气,其线性拟合的相关系数R2为0.9989;对浓度为20×10^(-6)的乙烯进行连续4000 s的Allan方差分析,实验结果表明,检测极限为121×10^(-9)。为了研究不同气体氛围下煤热解过程中乙烯浓度的演化规律,控制气体流速为150 mL/min,分别在氮气、空气以及合成空气中对乙烯标识气体的释放过程进行热重分析实验。研究发现,当温度小于500℃时,3种气体环境下乙烯释放量较少且基本一致,当温度在500~700℃时,氮气环境中乙烯释放量要远高于其他两种气体,但空气中乙烯释放的增速最快,最大释放量约为40×10^(-6),温度高于700℃时乙烯释放量均开始减少。这一结果为进一步探索煤热解中乙烯的生成机理提供了理论和实验基础。 展开更多

关键词 可调谐半导体激光吸收光谱技术 乙烯 ALLAN方差 波长调制 煤热解

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基于TDLAS的高温氧气标定方法研究

11

作者 黄小东 郝晓剑 +3 位作者 梁晓东 王正 裴攀 王佳 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第5期43-46,共4页

燃烧场温度的准确测量是评价燃烧状况的重要指标。可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是一种有效的非接触式燃烧诊断方法,其具有更广的测量范围、高精度和良好的抗干扰性能,且能实现连续测量。然而,在高分辨率透射分子吸收数据库(HITR... 燃烧场温度的准确测量是评价燃烧状况的重要指标。可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是一种有效的非接触式燃烧诊断方法,其具有更广的测量范围、高精度和良好的抗干扰性能,且能实现连续测量。然而,在高分辨率透射分子吸收数据库(HITRAN)中光谱数据都是以296 K的谱线参数为基础,通过计算获得较高温度下的光谱数据。因此,本文利用TDLAS波长调制技术标定了高温场中O_(2)的二次谐波信号强度与温度的函数关系,为后续燃烧场温度测量实验奠定基础。 展开更多

关键词 可调谐二极管激光吸收光谱 波长调制技术 燃烧场

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双通道离轴石英增强光声光谱气体传感器

12

作者 隋心 马琰铭 +6 位作者 刘孝腾 张磊 宋芳 李秀英 徐琳 王一丁 郑传涛 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期112-121,共10页

为了消除杂散光激励石英音叉产生的光热信号对气体检测性能的影响,采用离轴配置谐振管,将两只中央开有槽口的谐振管平行于音叉正面放置在两侧,从而实现了探测光束与石英音叉的隔离,同时降低了系统组装和光路调整的复杂度。将光纤准直器... 为了消除杂散光激励石英音叉产生的光热信号对气体检测性能的影响,采用离轴配置谐振管,将两只中央开有槽口的谐振管平行于音叉正面放置在两侧,从而实现了探测光束与石英音叉的隔离,同时降低了系统组装和光路调整的复杂度。将光纤准直器、谐振管、石英音叉、直角棱镜和不锈钢气室进行集成,研制了一种尺寸仅为5.4 cm×4.0 cm×1.5 cm的光声检测模块,在此基础上,建立了一种光声光谱气体检测系统,采用中心波长为1533 nm的分布反馈激光器,通过检测乙炔气体来评估系统性能。实验结果表明,光声信号与气体浓度之间呈现良好的线性-关系,线性拟合优度为0.991。系统的1σ检测下限和对应归一化噪声等效吸收系数分别为11.6×10^(-6)和6.7×10^(-9)W·cm^(-1)·Hz^(-1/2)。对系统的Allan方差分析结果表明,当平均时间为0.5 s时,系统的检测下限为10.22×10^(-6),当平均时间为50 s时,系统检测下限可以达到1.20×10^(-6)。所研制的微小型双通道离轴石英增强光声光谱传感器系统具有体积小、价格低廉、灵敏度高等优点,有利于实现便携式气体检测。 展开更多

关键词 石英增强光声光谱技术 气体传感器 波长调制技术 乙炔 石英音叉

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波长调制-直接吸收方法在线监测大气中CH4和CO2浓度 被引量：11

13

作者 王振 杜艳君 +1 位作者 丁艳军 彭志敏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期107-114,共8页

波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS),同时具有直接吸收光谱(DAS)的免标定、可测量吸收率函数的优点和波长调制光谱(WMS)高信噪比、抗干扰能力强的优点.本文利用免标定、高信噪比的WM-DAS方法结合长光程Herriott池,在常压常温条件下,对大气中... 波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS),同时具有直接吸收光谱(DAS)的免标定、可测量吸收率函数的优点和波长调制光谱(WMS)高信噪比、抗干扰能力强的优点.本文利用免标定、高信噪比的WM-DAS方法结合长光程Herriott池,在常压常温条件下,对大气中CH4(6046.952 cm^-1)和CO2(6330.821 cm^-1)分子两条近红外吸收谱线的吸收率函数进行了测量,其光谱拟合残差标准差可达到5.6×10^-5.随后,采取WM-DAS方法结合Herriott池,对大气中CO2和CH4浓度进行了连续监测,并将其与高灵敏度的连续波腔衰荡光谱(CW-CRDS)测量结果进行比较.实验结果表明:本文采用的长光程WM-DAS与CW-CRDS方法测量结果一致,两组数据线性拟合相关性达到0.99,其中基于WM-DAS方法的CO2和CH4的检测限分别达到170 ppb和1.5 ppb,略高于CW-CRDS检测限,但其测量速度远高于CW-CRDS,并且具有系统简单、对环境要求低、可长期稳定运行等优点. 展开更多

关键词 波长调制-直接吸收光谱 腔衰荡光谱 痕量气体在线检测 免标定 CH4

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光栅型光谱仪波长准确度校准方法 被引量：2

14

作者 王少水 朱兴邦 +1 位作者 孙权社 赵发财 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期73-76,共4页

针对低压汞灯谱线能量弱且量值无法溯源的难题,本文以1 064 nm单块固体环形激光器作为基频光,经过两次倍频分别得到532 nm、266 nm激光,通过调制转移光谱技术将532 nm激光频率锁定在碘分子超精细谱线上,以此为基础对光栅型光谱仪的波长... 针对低压汞灯谱线能量弱且量值无法溯源的难题,本文以1 064 nm单块固体环形激光器作为基频光,经过两次倍频分别得到532 nm、266 nm激光,通过调制转移光谱技术将532 nm激光频率锁定在碘分子超精细谱线上,以此为基础对光栅型光谱仪的波长准确度进行校准。实验结果表明,稳频波长源输出的三波长具有严格的倍数关系,能够准确有效地对光栅型光谱仪波长准确度进行校准,具有很好的实际应用价值。 展开更多

关键词 光栅型光谱仪 波长准确度 稳频波长源 调制转移光谱技术

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Mach-Zehnder电光调制器产生多波长光源的实验研究 被引量：5

15

作者 毕卫红 刘银 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第7期7-12,共6页

随着对光纤通信容量需求的不断增长,DWDM系统和L波段光器件成为当今研究的热点,多波长光源作为重要的有源器件倍受青睐。本文研究了基于Mach-Zehnder结构的电光强度调制器的理论模型,利用公式仿真得到在一定微波功率调制下强度调制器输... 随着对光纤通信容量需求的不断增长,DWDM系统和L波段光器件成为当今研究的热点,多波长光源作为重要的有源器件倍受青睐。本文研究了基于Mach-Zehnder结构的电光强度调制器的理论模型,利用公式仿真得到在一定微波功率调制下强度调制器输出的扩频光谱。实验研究了M-Z结构的集成电光波导强度调制器光波长1550nm处10GHz、15GHz、20GHz扩频的实现,对理论分析所得的输出光谱与实际系统的输出光谱进行比较,发现谱线情况较一致。在调制频率10GHz,调制深度C=1.39,V=2.98V时,输出光谱中可清楚观察到正负三阶等频率间隔的边波带,尤其是一阶边波带与中心波长峰值功率几乎相等,可实现三路光源等功率输出。 展开更多

关键词 密集波分复用技术 多波长光源 光谱扩频 电光强度调制器

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免标定波长调制吸收光谱技术用于乙炔探测的研究 被引量：8

16

作者 陈家金 王贵师 +2 位作者 刘锟 谈图 高晓明 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期362-367,共6页

利用近红外可调谐半导体激光器结合自主设计的柱面镜光学多通池,采用免标定波长调制吸收光谱技术实现了乙炔气体的痕量探测;实验中,使用中心波长为1.53μm的分布式反馈二极管激光器和有效光程为10.5m的柱面镜光学多通池,采用免标定波长... 利用近红外可调谐半导体激光器结合自主设计的柱面镜光学多通池,采用免标定波长调制吸收光谱技术实现了乙炔气体的痕量探测;实验中,使用中心波长为1.53μm的分布式反馈二极管激光器和有效光程为10.5m的柱面镜光学多通池,采用免标定波长调制吸收光谱技术对乙炔气体进行探测,并利用Allan方差对系统性能进行分析;对免标定波长调制吸收光谱技术与传统波长调制吸收光谱技术进行对比分析。结果表明:相比于传统的波长调制技术,免标定波长调制吸收光谱技术具有系统结构简单、灵敏度高以及浓度和光功率免标定等特点,可以提高系统的探测灵敏度和测量精度;使用免标定波长调制吸收光谱技术时,系统的测量误差小于5%,测量精度是传统波长调制技术的3.5倍,平均时间为1s时的系统探测灵敏度为0.127×10^(-6),平均时间为118s时的系统探测灵敏度可达0.031×10^(-6)。 展开更多

关键词 探测 可调谐激光 乙炔 免标定 波长调制吸收光谱技术

原文传递

基于CRDS和WM-DAS的宽量程免标定H_(2)S体积分数的测量

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作者 王振 杜艳君 +2 位作者 丁艳军 吕俊复 彭志敏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第18期195-202,共8页

结合腔衰荡光谱(CRDS)与波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS),建立了一种宽量程、免标定的气体体积分数的检测方法,具有CRDS高信噪比及WM-DAS快速和可测量绝对体积分数的优点.基线衰荡时间(τ)可通过测量谱线中心频率处吸收率(WM-DAS)和衰荡... 结合腔衰荡光谱(CRDS)与波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS),建立了一种宽量程、免标定的气体体积分数的检测方法,具有CRDS高信噪比及WM-DAS快速和可测量绝对体积分数的优点.基线衰荡时间(τ)可通过测量谱线中心频率处吸收率(WM-DAS)和衰荡时间(CRDS)计算得到,无需实时校准,极大提升了CRDS测量速度.室温常压下,在6336.617 cm处不同体积分数的H_(2)S测量结果表明,该方法动态测量范围可扩展到4个数量级以上,测量精度相比WM-DAS得到了提高,且检测限可在40 s内达到1×10^(9). 展开更多

关键词 腔衰荡光谱 波长调制-直接吸收光谱 宽量程 免标定 硫化氢浓度

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基于波长调制光谱技术的免标定单线测量法 被引量：7

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作者 熊涌泉 周宾 +4 位作者 王一红 王浩 汪步斌 程禾尧 王式民 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期337-346,共10页

可调谐二极管激光吸收光谱技术一般采用双线法同时测量气体的温度和物质的量分数。然而在频分和时分复用这两种方式下,双线法易存在频率串扰和降低时间分辨率等问题,在实际应用中有一定的局限性。针对此问题,提出了基于波长调制光谱技... 可调谐二极管激光吸收光谱技术一般采用双线法同时测量气体的温度和物质的量分数。然而在频分和时分复用这两种方式下,双线法易存在频率串扰和降低时间分辨率等问题,在实际应用中有一定的局限性。针对此问题,提出了基于波长调制光谱技术的免标定单线测量法,只用一条吸收谱线即可实现对气体温度和物质的量分数的同时测量。以燃烧过程中的主要产物CO_2为目标气体,选择中心频率为5007.787cm-1的吸收谱线R(50)进行实验验证。从扣除背景的峰值归一化二次谐波信号的线型中提取温度信息,再利用扣除背景的一次谐波归一化二次谐波信号提取CO_2的物质的量分数。实验结果表明,免标定单线法与热电偶测量的温度最大相对偏差小于2.5%,物质的量分数的最大相对偏差小于2.8%。验证了用免标定单线测量法同时测量CO_2的温度和物质的量分数是可行的。 展开更多

关键词 光谱学 单线法 免标定 波长调制 温度 物质的量分数

原文传递

基于波长调制腔增强吸收光谱技术的CO体积分数测量 被引量：3

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作者 王宣 高光珍 +2 位作者 龙芳宇 杨玉冰 蔡廷栋 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第13期221-228,共8页

基于腔增强吸收光谱(CEAS)技术和波长调制光谱(WMS)技术,搭建了腔增强光谱测量系统,并采用该系统实现了CO体积分数的测量。实验中使用中心波长为2.3μm的分布式反馈激光器作为光源,以反射率为99.8%的两片高反镜构建了基长为30cm的光学腔... 基于腔增强吸收光谱(CEAS)技术和波长调制光谱(WMS)技术,搭建了腔增强光谱测量系统,并采用该系统实现了CO体积分数的测量。实验中使用中心波长为2.3μm的分布式反馈激光器作为光源,以反射率为99.8%的两片高反镜构建了基长为30cm的光学腔,达到了147.15m的有效吸收路径;在此基础上,利用4297.705 cm^(-1)处的CO吸收谱线作为传感目标,实现了对CO的探测。利用CO体积分数不同的CO+N_(2)的混合气体对系统的测量准确度进行验证,结果显示,测量值与参考值大小基本吻合,测量误差约为0.2%,证实了所搭建系统的测量准确性。利用体积分数为3×10^(-6)的CO气体的二次谐波信号对系统的探测极限进行了分析,得到系统对CO的探测极限为138×10^(-9)。 展开更多

关键词 光谱学 腔增强吸收光谱技术 波长调制光谱 CO气体 体积分数测量

原文传递

光谱学与光谱技术

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《中国光学》 EI CAS 1999年第3期12-13,共2页

O433.5 99031483用反射椭圆偏振光谱获得波长调制反射谱=Wavelengthmodulated reflection spectra obtained byreflective ellipsometric spectroscopy[刊,中]/张淑芝,连洁,张燕峰(山东大学光电系.山东,济南(250100))//物理.—1998,27(1... O433.5 99031483用反射椭圆偏振光谱获得波长调制反射谱=Wavelengthmodulated reflection spectra obtained byreflective ellipsometric spectroscopy[刊,中]/张淑芝,连洁,张燕峰(山东大学光电系.山东,济南(250100))//物理.—1998,27(11).-690-694分析了波长调制反射谱的实质是静态介电函数对能量的一级微商谱,将MOCVD方法生长的GaInP以及掺Si两个样品,用椭偏光谱法测量得到可见光区的介电函数谱,并求其一级微商谱。 展开更多

关键词 反射谱 波长调制 介电函数 椭圆偏振光谱 椭偏光谱法 山东大学 微商 可见光 光谱技术 发射光谱

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