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基于脉冲石英增强光声光谱的中红外超高灵敏CO探测被引量：13: 2014年; 发展了一种超高灵敏的CO痕量气体测量装置，该装置采用4．65nm脉冲式中红外外腔量子级联激光器作为激发光源，结合石英增强光声光谱技术，对2135～2225cm-1之间的CO基频振动光谱带R支进行连续光谱扫描。水被加入到被测气体中，以加快较慢的CO分子振动-平动弛豫率。在锁相放大器时间常数为3ms，激光器占空比和扫描速率为50％和18cm-1／s时，获得的最小探测极限为4．6×10^-8（体积分数），与之对应的归一化噪声等特吸忻桑麴为1．07×10—8cm-1W／√Hz．; 董磊马维光张雷尹王保贾锁堂; 关键词：光谱学中红外量子级联激光器

高效频率转换下双波长外腔共振和频技术研究: 2016年; 基于外腔的高效频率转换,尤其是当系统运行在抽运不消耗近似机理下,信号光可实现大于90%的转换,因此无法通过信号光直接获得其到腔模频率锁定的误差信号.本文通过对信号光调制、和频光解调的方法获得了该误差信号,实现了双波长激光到外腔腔模的级联锁定.实验中外部环形腔将1.3 W的1064 nm抽运光放大到约14.3 W.当1583 nm信号光从10μW变化到50 mW,其到636 nm和频光的转化效率约为73%;当从50 mW变化到295 mW时,转换效率呈线性降低到60%,最终获得了440 mW的636 nm激光.; 谭巍邱晓东邱晓东侯佳佳赵刚闫晓娟侯佳佳张雷董磊闫晓娟马维光贾锁堂; 关键词：双共振和频

基于电学调制相消法和高功率蓝光LD的离轴石英增强光声光谱NO2传感器设计和优化被引量：3: 2015年; 使用中心波长为450 nm的高功率多模蓝光激光管(LD)作为激励光源,结合电学调制相消法和离轴石英增强光声光谱(QEPAS)配置,设计了一款高灵敏二氧化氮传感器.电学调制相消法使离轴QEPAS传感器的背景噪声降低至1/269,在标准大气压和1 s积分时间下,获得的探测灵敏度为4.5 ppb,对应的归一化噪声等效吸收系数(1σ)为2.2×10-8cm-1·W/Hz1/2.延长积分时间到46 s,灵敏度能够进一步下降到0.34 ppb.气体流速对该传感器的影响也被研究.; 尹旭坤郑华丹董磊武红鹏刘小利马维光张雷尹王保贾锁堂

基于压电陶瓷与光纤电光调制器双通道伺服反馈的激光相位锁定实验研究被引量：2: 2016年; 通过相干合束提高光纤激光源的输出功率是目前研究的一个热门领域,其中多束激光的相位控制是提高合束效率的关键技术之一.本文基于主动相位锁定技术对传统外差探测法进行了改进,基于压电陶瓷及光纤电光相位调制器双通道伺服反馈,实现了对同一激光源输出的两路相位独立变化的1531 nm激光长时间的相位锁定.通过选择合适的PID控制参数,将反馈带宽拓展到了220 k Hz(受限于PID控制器自身带宽).最终的相位锁定控制在0.88?以内,即相位控制精度为λ/400,经过160 s平均后可得到相位锁定的最佳值为0.006?,整体实验装置结构简单、运行稳定.; 侯佳佳赵刚谭巍邱晓东贾梦源马维光张雷董磊冯晓霞尹王保肖连团贾锁堂; 关键词：相位锁定压电陶瓷

激光诱导击穿光谱脉冲激光功率锁定的研究: 2014年; 激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)在煤质在线监测方面展现了突出的应用前景和研究价值。针对该技术在实际应用中会由于脉冲激光功率起伏导致的长期测量稳定性差的问题,建立了闭环负反馈式脉冲激光功率锁定装置,采用激光功率负反馈信号控制和锁定Nd∶YAG激光器输出功率。实验研究了不同分光比例脉冲激光器锁定在设定输出功率,同一分光比例激光器锁定在不同输出功率以及长时间运行时的功率锁定。结果表明,不同的分光比例对激光输出功率的锁定效果影响不大,分光比例越小,稳定速度越快;同一分光比例实现激光脉冲功率不同预设值的锁定以及在长时间运行时,采用此装置进行功率锁定后,激光输出功率处于预设区间内,RSD值由自由运行时的2.4%降低至1.1%。; 王鑫黄丹樊娟娟张雷马维光董磊尹王保贾锁堂; 关键词：激光诱导击穿光谱 PID控制

光纤频率调制光谱技术中残余幅度调制特性的研究被引量：4: 2014年; 频率调制光谱(FMS)技术不仅可以用来同时测量原子和分子的吸收和色散,还是噪声免疫腔增强光外差分子光谱(NICE-OHMS)的关键技术,由于光纤器件的引入或光源输出光的偏振态不稳定等因素会诱发残余幅度调制(RAM),RAM的产生使得FMS技术在痕量气体检测中的应用受到极大的限制,因此研究光纤FMS中RAM的特性具有非常重要的意义。研究首先通过理论分析了无吸收时的FMS信号的线型及RAM的影响因素,实验测量无吸收时输入偏振方向和输出偏振方向及电光调制器(EOM)温度对光纤FMS中RAM的影响,均与RAM存在线型关系,验证了理论分析结果,并为RAM的抑制工作以及基于RAM的其他应用提供了依据。; 付小芳赵刚马维光谭巍李志新董磊张雷尹王保贾锁堂; 关键词：光纤电光调制器

全光型石英增强光声光谱被引量：4: 2013年; 设计并演示了一种全光型石英增强光声光谱技术,该技术在传统的石英增强光声光谱系统中增加了另一束探测光束,把与气体浓度成正比的石英晶振振臂的振动幅值转化为探测光束的强度变化,实现了探测气体处无电子元件的全光学系统.如此的设计使该系统具有较强的抗电磁干扰能力和非常小的传感头体积,能够用于探测空间受限或探测环境恶劣的情况下,并实现远距离探测.在这种配置下,探测大气压下的水汽,获得的噪声等效吸收系数为1.13×10 6cm 1W/√Hz.进一步讨论了优化系统和提升其探测灵敏度的途径.; 刘研研董磊武红鹏郑华丹马维光张雷尹王保贾锁堂; 关键词：气体传感

基于单波长外腔共振和频技术产生波长可调谐589nm激光及钠原子饱和荧光谱的测量被引量：3: 2013年; 本文基于新型单波长外腔共振和频技术实现了转换效率高、波长可调谐589nm激光的输出,其中基频光波长分别为1583nm和938nm,和频晶体为周期极化铌酸锂.在1583nm激光频率被锁定到外部环形腔腔模后,通过对938nm激光的频率扫描实现了输出功率4.96mW,调谐范围7GHz的589nm激光输出,并采用声光调制器的伺服反馈技术有效提高了输出功率的稳定性.最后采用该光源对钠原子在348—413K(75—140C)时D2线的饱和荧光谱进行了测量.观察到了多普勒背景下钠D2a,D2b以及Crossover的亚多普勒结构,其均可为589nm频率的锁定提供参考信号.; 谭巍付小芳李志新赵刚闫晓娟马维光董磊张雷尹王保贾锁堂; 关键词：和频

噪声免疫腔增强光外差分子饱和光谱线型的理论分析被引量：1: 2014年; 噪声免疫腔增强光外差分子光谱(NICE-OHMS)作为世界上最灵敏的光谱技术可以被应用到痕量气体检测、频率标准、原子分子光谱以及超灵敏引力波测量等领域中,高精细度谐振腔吸收池的使用在增长激光与腔内物质相互作用路径的同时,极大的提高了腔内激光功率,这就会饱和低气压下的气态样品吸收线从而获得亚多普勒光谱结构,因此NICE-OHMS技术不仅具有高灵敏、还具有超高分辨的优点。该研究基于光与二能级分子相互作用的密度矩阵理论对NICE-OHMS技术中包含亚多普勒的多普勒展宽光谱线型进行了理论推导,获得了光谱线型的表达式,同时以该表达式对光谱线型进行了数值模拟,其中调制频率、饱和参量、频率调制系数分别设置为384MHz,10和0.2。由模拟结果可见吸收光谱由两个边带的吸收信号构成,在包络上存在四个亚多普勒饱和结构;色散光谱由载频以及边带的色散三者决定,并在包络上存在五个亚多普勒饱和结构,获得了与已有实验一致的结果。最后重点分析了不同探测相位、不同饱和参量下的NICE-OHMS光谱线型尤其是亚多普勒结构的变化,由于饱和参量按照调制系数分配给载频和边带,因此虽然载频饱和参量很大,但NICE-OHMS吸收光谱幅度变化不大,主要是由于该光谱信号只与边带饱和参量有关,可以看出NICE-OHMS多普勒展宽信号具有饱和效应免疫的特性,与已有实验结果也符合较好。为更进一步的实验研究提供了必要的理论基础。; 马维光谭巍赵刚李志新付小芳董磊张雷尹王保贾锁堂; 关键词：频率调制光谱线型

基于残余幅度调制确定频率调制光谱探测相位的理论和实验研究被引量：2: 2013年; 提出了一种基于残余幅度调制确定频率调制光谱探测相位的方法。基于理论分析得出当频率调制光谱系统存在残余幅度调制且无样品气吸收时,光谱信号与探测相位的余弦成正比,可直接确定探测相位。通过采用低频电压控制电光调制器提高了探测相位的测量精度,通过与有吸收时频率调制光谱线型拟合获得的相位进行对比,偏差控制在0.04rad(2°)以内,证实了该方案的可行性,提高了探测相位的测量速度。; 付小芳马维光谭巍赵刚李志新董磊张雷尹王保贾锁堂; 关键词：电光调制器

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山西省青年科技研究基金(2012021022-1)

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