离轴积分腔增强红外激光二氧化碳传感系统

作     者：刘梓迪 郑凯元 张海鹏 郑传涛 王一丁 LIU Zi-di;ZHENG Kai-yuan;ZHANG Hai-peng;ZHENG Chuan-tao;WANG Yi-ding

作者机构：吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室长春130012 

基　　金：国家重点研发计划(No.2017YFB0405300) 国家自然科学基金(Nos.61775079,61627823,61960206004) 吉林省科技发展计划(Nos.20180201046GX,20190101016JH,20200401059GX) 

出 版 物：《光子学报》 (Acta Photonica Sinica)

年 卷 期：2020年第49卷第11期

页      码：181-189页

摘      要：基于离轴积分腔输出光谱技术,设计并研制了一种红外二氧化碳(CO2)传感系统.采用中心波长为1572 nm的分布式反馈激光器,选择6359.96 cm-1处CO2的吸收谱线作为目标谱线.研制的谐振腔长度为60 cm,测得的有效光程为1200 m.采用波长调制光谱技术与直接吸收光谱技术分别测量CO2的吸收光谱,前者测得的光谱信号的信噪比为130,优于后者的信噪比80.将波长调制光谱技术与离轴积分腔技术相结合,利用LabVIEW软件提取二次谐波信号的幅值.利用配备的气体样品,开展了传感器标定、稳定性及动态响应性能测试等实验.使用纯氮气(N2)进行了稳定性测试,艾伦方差表明,当平均时间为96 s时,系统的检测下限为5.1×10-6;当气体流速为500 sccm时,实验测得的响应时间小于20 s.利用该系统开展了连续16.5 h的大气CO2浓度在线实时监测和人呼出气体中的CO2含量检测,均呈现出较好的性能.该系统具有易操作、响应快、灵敏度高等优点,未来可广泛应用于大气环境检测、医疗诊断等方面.

主 题 词：气体传感器 红外吸收光谱 离轴积分腔输出光谱技术 波长调制技术 CO2检测 

学科分类：080901[080901] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 0803[工学-仪器类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/gzxb20204911.1149014

馆 藏 号：203993303...