文献类型：期刊文章

作　　者：李春光[1,2,4] 林君[2] 董磊[3] 王一丁[4]

LI Chun-guang;LIN Jun;DONG Lei;WANG Yi-ding(College of Biological and Agricultural Engineering,Jilin University,Changchun 130022,China;College of Instrumentation & Electrical Engineering,Jilin University,Changchun 130061,China;State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices,Institute of Laser Spectroscopy,Shanxi University,Taiyuan 030006,China;State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics,College of Electronic Science and Engineering,Jilin University,Changchun 130012,China)

机构地区：[1]吉林大学生物与农业工程学院,吉林长春130022 [2]吉林大学仪器科学与电气工程学院,国家地球物理探测仪器工程技术研究中心,吉林长春130061 [3]山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西太原030006 [4]吉林大学电子科学与工程学院,集成光电子学国家重点联合实验室,吉林长春130012

出　　处：《光谱学与光谱分析》

基　　金：博士后创新人才支持计划(BX201700100);中国博士后科学基金项目(2017M621206);国家自然科学基金项目(61805099)资助

年　　份：2019

卷　　号：39

期　　号：6

起止页码：1970-1974

语　　种：中文

收录情况：AJ、BDHX、BDHX2017、CAS、CSCD、CSCD2019_2020、EI、IC、INSPEC、JST、PUBMED、RCCSE、RSC、SCIE、SCOPUS、WOS、ZGKJHX、核心刊

摘　　要：光声信号强度与光功率成正比,然而,高功率激光光源存在功耗高、驱动控制电路复杂、低成本高质量的光源可选择范围窄等缺点,此类光源多集中在>6μm波段,难以实现对基频吸收带位于2~6μm波段的分子进行有效探测。而且,基于商用驱动控制仪器的光声气体传感器体积较大,不能满足多点连续移动监测工作的需要。利用输出功率为5.2mW的分布反馈、带间级联激光器(ICL)和基于石英音叉的光声光谱探测方法,在3~4μm波段实现了nmol·mol^-1水平气体分子浓度测量。使用的ICL靶向乙烷(C2H6)基频吸收带的强吸收线2996.88cm^-1。通过使用自主研制的数字锁相放大器及数字激光驱动控制方法,结合波长调制光谱技术,实现了高灵敏检测,同时,有效减小了系统体积并简化了数据获取和处理过程。首先,结合系统原理结构,顺次介绍了设计方案以及光、电等模块的设计细节。分析了目标气体及其临近干扰气体吸收谱线的模拟情况,以及不同气压对谱线展宽及重叠干扰的影响,最终确定系统工作气压为200Torr。然后,通过对100~1000nmol·mol^-1共6种浓度C2H6进行单周期光谱扫描测试分析,推断系统最低检测下限(MDL)<100nmol·mol^-1。对上述各浓度样品分别进行~10min二次谐波(2f)信号峰值提取测试,系统线性性能良好,相关度为0.99965,同时,明确了气体浓度与2f信号峰值的对应关系。最后,通过对氮气连续1小时测试得出系统噪声为~0.347V,由此估算信噪比和系统灵敏度分别为~28.56和~40nmol·mol^-1。介绍的新型中红外C2H6传感器不仅实现了nmol·mol^-1级测量,而且,使用自主研制的数字驱动和锁相放大器有效减小了系统体积,弥补了使用商用仪器占用体积大的不足,为将来实现小型化、移动式测量的目标奠定了一定基础。此外,对于功率消耗无限制的其他应用,可通过进一步完善和改进锁相和前置放大等模块的

关 键 词：激光传感器 光声光谱 半导体量子级联激光器  

分 类 号：TN249]