基于光纤激光器和光声光谱的气体检测

摘要

利用激光光谱技术对气体浓度检测，在工业过程控制，环境污染监测，医疗诊断领域中近年来获得了关注。
　　能够匹配气体吸收线的激光光源是一个关键因素。光纤激光器在激光吸收光谱领域越来越多的被使用，因为它们有很宽的可调波长范围能够覆盖很多种气体的吸收峰。本文讨论了基于光纤激光器技术用于气体检测的三种方法。利用压电陶瓷控制FBG的可调谐激光器，实现了波长调制技术。同时利用气室和M-Z干涉仪的组合实现了主动滤波的功能，可以用于主动锁定气体吸收峰的光源的实现。两种方法都用于了实际检测气体浓度值的测量中。另外我们根据实验中观测到的波长漂移现象，利用气体作为带阻滤波器和一个带通滤波器组合得到了用于实现可调双波长的滤波器。
　　光声光谱技术正在广泛的应用于微量气体检测的领域，基于石英音叉的光声光谱技术有助于提高传统光声光谱技术的探测灵敏度和效率，因而受到越来越多的关注。对于音叉谐振频率部分，通过具体实验测量，着重研究汞蒸气浓度与音叉谐振频率的相互作用。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 光学气体检测背景

1．2 用于光学检测的方法

1．3 光声光谱

1．3．1 光声光谱测量气体

1．3．2 光声光谱技术的历史与现状

1．3．3 光声光谱最新研究概述

1．4 气体吸收光谱

1．5 光纤激光器

2 光纤激光器用于气体传感

2．1 可调光纤激光器实现波长调制气体检测

2．1．1 本节介绍

2．1．2 基于FBG的双波长调谐的实现

2．1．3 基于FBG对的F-P滤波器

2．1．4 光纤激光器用于气体检测

2．1．5 数据处理和实验结果

2．2 基于气体主动滤波器的掺铒光纤激光器用于气体传感

2，2．1 主动滤波器用于光纤激光器的介绍

2．2．2 GSF的原理和实现

2．2．3 GSF激光器的实验结果

2．2．4 光路调节

2．2．5 结合相关光谱的气体检测实验结果

2．3 气体吸收带阻滤波器和带通滤波器组成的双波长滤波器

2．3．1 波长漂移现象的原理

2．3．2 乙炔吸收峰

2．3．3 可调带通滤波器中心波长的调整

2．3．4 气体滤波器中心波长的改变对波长漂移现象的影响

2．3．5 基于波长漂移现象实现输出激光的双波长

2．4 本章小结

3 石英增强光声光谱的介绍和对Hg蒸气测量的初步探究

3．1 石英增强光声光谱QEPAS

3．2 石英音叉

3．3 汞浓度对音又谐振频率的影响

3．3．1 汞饱和蒸气的理论基础

3．3．2 实验装置搭建

3．4 实验过程与结果

3．5 本章小结

参考文献

作者介绍

硕士期间发表文章