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4.4μm中红外激光外差光谱探测技术研究

谈图  曹振松  王贵师  汪磊  刘锟  黄印博  陈卫东  高晓明  
【摘要】:在国内首次报道以窄线宽的4.4μm外腔量子级联激光(QCL)作为本地振荡光源,黑体作为辐射光源的激光外差光谱实验装置的建立和测量工作。激光外差光谱是一种高灵敏度的光谱探测技术,并可以用于发展一种小型的光谱探测系统,进行地基或星载的地球大气或天文观测。介绍了激光外差的基本理论、装置的建立和实验测量工作。此激光外差光谱实验装置采用4.4μm外腔量子级联激光,出光功率高达180mW,在4.38~4.52μm间连续可调,具有很宽的光谱调谐范围,能实现CO2,CO和N2O等大气重要分子的同时测量。通过开展不同压力下CO2气体的激光外差光谱测量,对激光外差光谱实验装置的性能进行了评估。目前该激光外差系统的信噪比达到86,低于散粒噪声极限条件的理论计算值287,系统的光谱分辨率约为0.007 8cm-1,能满足较窄线宽条件下的高分辨率激光外差光谱的测量。分析结果表明,中红外激光外差光谱系统具有很高的瞬态信噪比及光谱分辨率,在高精度测量大气温室气体的柱浓度和温室气体垂直廓线分布方面具有广阔的应用前景。

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