3.93μm激光外差光谱系统光学结构设计与N_(2)O测量

作     者：张天民 黄俊 黄尧 齐刚 袁子豪 曹振松 黄印博 饶瑞中 卢兴吉 Zhang Tianmin;Huang Jun;Huang Yao;Qi Gang;Yuan Zihao;Cao Zhensong;Huang Yinbo;Rao Ruizhong;Lu Xingji

作者机构：中国科学技术大学环境科学与光电技术学院安徽合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学研究生院科学岛分院安徽合肥230026 先进激光技术安徽省实验室安徽合肥230037 

基　　金：国家自然科学基金重大科研仪器研制项目(42027804) 先进激光技术安徽省实验室青年基金(AHL2021QN01) 

出 版 物：《中国激光》 (Chinese Journal of Lasers)

年 卷 期：2023年第50卷第14期

页      码：216-225页

摘      要：激光外差光谱(LHS)系统具有光谱分辨率高、探测灵敏度高和体积小等特点,在高分辨率太阳光谱和整层大气透过率测量等应用中受到关注。以3.93μm分布反馈式带间级联激光器(DFB-ICL)作为本振光源搭建了激光外差光谱测量系统,以太阳光作为信号光,利用Zemax光学仿真软件对太阳光与激光的耦合进行设计和仿真。基于开普勒望远镜原理设计了太阳光整形结构。光斑整形后有效提高了外差耦合效率,将系统信噪比提高至162.1,比无整形条件下获得的信噪比提高了一倍。利用搭建的激光外差系统实测了合肥地区整层大气N_(2)O吸收光谱,采用最优估算法反演了N_(2)O的柱浓度,均值为0.311×10^(-6),反演结果与EM27/SUN的实测结果进行比较,两种方式获得的N_(2)O柱浓度相关性为0.856。测量结果表明,激光外差光谱测量系统的光学结构经设计和优化后,光学耦合效率和系统信噪比均得到有效提升,基于实测太阳光谱反演获得的N_(2)O柱浓度也与商用仪器观测结果具有较好的一致性。

主 题 词：光谱学 激光外差 信噪比 光斑整形 光学仿真 反演算法 

学科分类：07[理学] 070302[070302] 0703[理学-化学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/CJL230453

馆 藏 号：203122621...