痕量氣體檢測在工業(yè)、環(huán)境、醫(yī)療等許多領域應用越來越廣泛。積分腔輸出光譜技術具有高靈敏度、裝置簡單、易于操作、很高的時間和空間分辨、抗擾動能力等優(yōu)點,已經成為了痕量氣體探測的有效方法,具有非常寬廣的發(fā)展前景。本論文重點介紹了積分腔輸出光譜技術的理論和應用。在積分腔輸出光譜技術中,主要噪聲就是F-P腔干涉造成的激光位相變化引起的過量光強波動噪聲,也稱之為腔模噪聲,使用離軸入射可以很好的抑制腔模噪聲。建立了一套基于DFB激光器作為光源的離軸積分腔輸出光譜（OA-ICOS）裝置,中心波長為1392 nm的出射光,通過準直器耦合進入長度為60 cm,由兩片高反射率鏡片組成的諧振腔內,透過腔的信號經過聚焦后由光電探測器接收。實驗驗證了離軸入射可以激發(fā)大量高階模,使得腔模密度增大,腔模結構基本消失,腔模噪聲得到抑制。利用甲烷標準氣體,在不同壓強下對腔鏡的反射率進行校準。當腔內的壓強是1.599 kPa時,鏡片的反射率達到0.99843。選取H2O在7189.344 cm-1和7185.597 cm-1處的譜線分別對氮氣和甲烷中的水汽進行測量。在200 s的采集時間內,最佳的噪聲等效吸收系數分別是αm... 

【文章來源】：南昌航空大學江西省

【文章頁數】：75 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與目的
    1.2 國內外研究現狀
        1.2.1 國外研究現狀
        1.2.2 國內研究現狀
    1.3 本論文的主要內容及創(chuàng)新點
第2章 紅外吸收光譜原理及激光光譜技術
    2.1 分子紅外光譜
        2.1.1 分子運動及其能級結構
        2.1.2 紅外光譜的原理
        2.1.3 紅外光譜的特征
    2.2 吸收光譜原理
    2.3 譜線線型
    2.4 激光光譜技術
        2.4.1 直接吸收光譜技術
        2.4.2 高精度光學諧振腔
        2.4.3 波長調制光譜技術和頻率調制光譜技術
    2.5 本章小結
第3章 積分腔輸出光譜
    3.1 高精度的光學諧振腔
        3.1.1 諧振腔特性分析
        3.1.2 諧振腔腔模
    3.2 積分輸出腔原理
        3.2.1 共振型腔增強吸收光譜原理
        3.2.2 離軸積分腔輸出光譜原理
        3.2.3 積分腔輸出光譜噪聲分析和降噪方法
    3.3 實驗結果與討論
    3.4 本章小結
第4章 離軸積分腔輸出光譜的痕量水汽測量
    4.1 引言
    4.2 實驗裝置
    4.3 DFB激光器波長定標
    4.4 實驗結果和分析
        4.4.1 腔鏡反射率校準
        4.4.2 平均次數與噪聲關系
        4.4.3 數據分析與處理
        4.4.4 穩(wěn)定性測試
    4.5 本章小結
第5章 波長調制離軸積分腔輸出光譜技術
    5.1 引言
    5.2 實驗原理
        5.2.1 WMS原理
        5.2.2 WM-OA-ICOS原理
    5.3 實驗裝置
    5.4 實驗結果與分析
        5.4.1 優(yōu)化壓強和調制振幅
        5.4.2 優(yōu)化調制頻率和相位
        5.4.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性
        5.4.4 2f和 1f信號的測量
        5.4.5 系統(tǒng)校準及探測靈敏度
    5.5 本章小結
第6章 總結與展望
參考文獻
讀研期間參與課題和發(fā)表論文情況
致謝



本文編號：3250453