痕量氣體檢測(cè)在工業(yè)、環(huán)境、醫(yī)療等許多領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。積分腔輸出光譜技術(shù)具有高靈敏度、裝置簡(jiǎn)單、易于操作、很高的時(shí)間和空間分辨、抗擾動(dòng)能力等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為了痕量氣體探測(cè)的有效方法,具有非常寬廣的發(fā)展前景。本論文重點(diǎn)介紹了積分腔輸出光譜技術(shù)的理論和應(yīng)用。在積分腔輸出光譜技術(shù)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(qiáng)波動(dòng)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(zhǎng)為1392 nm的出射光,通過準(zhǔn)直器耦合進(jìn)入長(zhǎng)度為60 cm,由兩片高反射率鏡片組成的諧振腔內(nèi),透過腔的信號(hào)經(jīng)過聚焦后由光電探測(cè)器接收。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(jié)構(gòu)基本消失,腔模噪聲得到抑制。利用甲烷標(biāo)準(zhǔn)氣體,在不同壓強(qiáng)下對(duì)腔鏡的反射率進(jìn)行校準(zhǔn)。當(dāng)腔內(nèi)的壓強(qiáng)是1.599 kPa時(shí),鏡片的反射率達(dá)到0.99843。選取H2O在7189.344 cm-1和7185.597 cm-1處的譜線分別對(duì)氮?dú)夂图淄橹械乃M(jìn)行測(cè)量。在200 s的采集時(shí)間內(nèi),最佳的噪聲等效吸收系數(shù)分別是αm... 

【文章來源】：南昌航空大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)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(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本論文的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
第2章 紅外吸收光譜原理及激光光譜技術(shù)
    2.1 分子紅外光譜
        2.1.1 分子運(yùn)動(dòng)及其能級(jí)結(jié)構(gòu)
        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(shù)
        2.4.1 直接吸收光譜技術(shù)
        2.4.2 高精度光學(xué)諧振腔
        2.4.3 波長(zhǎng)調(diào)制光譜技術(shù)和頻率調(diào)制光譜技術(shù)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 積分腔輸出光譜
    3.1 高精度的光學(xué)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    3.4 本章小結(jié)
第4章 離軸積分腔輸出光譜的痕量水汽測(cè)量
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)裝置
    4.3 DFB激光器波長(zhǎng)定標(biāo)
    4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析
        4.4.1 腔鏡反射率校準(zhǔn)
        4.4.2 平均次數(shù)與噪聲關(guān)系
        4.4.3 數(shù)據(jù)分析與處理
        4.4.4 穩(wěn)定性測(cè)試
    4.5 本章小結(jié)
第5章 波長(zhǎng)調(diào)制離軸積分腔輸出光譜技術(shù)
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)原理
        5.2.1 WMS原理
        5.2.2 WM-OA-ICOS原理
    5.3 實(shí)驗(yàn)裝置
    5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        5.4.1 優(yōu)化壓強(qiáng)和調(diào)制振幅
        5.4.2 優(yōu)化調(diào)制頻率和相位
        5.4.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性
        5.4.4 2f和 1f信號(hào)的測(cè)量
        5.4.5 系統(tǒng)校準(zhǔn)及探測(cè)靈敏度
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
讀研期間參與課題和發(fā)表論文情況
致謝



本文編號(hào)：3250453