光腔衰蕩光譜（CRDS,Cavity Ring-Down Spectrometer）技術(shù)利用分子（原子）的“指紋”式吸收特性,根據(jù)衰蕩腔出射光的衰減時間常數(shù)值獲得腔內(nèi)吸收介質(zhì)的信息。本文以三角環(huán)形腔連續(xù)波（CW,Continuous Wave）CRDS技術(shù)為重點(diǎn),研究了腔內(nèi)光軸結(jié)構(gòu)特性、腔的光場動態(tài)響應(yīng)特性、腔透射光特性及系統(tǒng)檢測誤差來源等問題,搭建了痕量甲烷檢測裝置,并進(jìn)行了大量實驗。本文的主要內(nèi)容和得到的結(jié)論可以概括如下:一、針對三角環(huán)形無源腔性質(zhì)展開了一系列研究:為提高光能利用率,分析并驗證了失調(diào)和失配引起的能量損失隨光軸結(jié)構(gòu)的變化,據(jù)此給出了裝調(diào)誤差存在時光能傳遞效率的表達(dá)式以及系統(tǒng)最大允差;為減小光場動態(tài)響應(yīng)引起的誤差,圍繞三角環(huán)形衰蕩腔展開分析,對入射激光頻率變化和腔長度改變時腔光場的動態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了模擬。對比了腔長和激光頻率調(diào)制之間的差異,推導(dǎo)了腔內(nèi)的循環(huán)光場、反射場和透射場和PDH（Pound-Drever-Hall）信號的動態(tài)響應(yīng)特性。研究表明腔內(nèi)光場的振幅和相位的振蕩會引起所探測信號的振蕩,為利用腔透射光信號優(yōu)化掃描速度以減小誤差提供了依據(jù)。最后,給出了誘導(dǎo)腔內(nèi)光場振蕩...

【文章頁數(shù)】：182 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.5光纖衰蕩腔(a)環(huán)形腔(b)光纖端涂覆(c)光纖光柵腔

Y.Chen等人用三個DFB激光器做光源，用4×1MEMS光腔入射光源，測量了甲烷的同位素12CH4和13CH4的含量[87]。多光源對于吸收峰掃描節(jié)省了更多時間，并且被證明是克服CRDS長期不穩(wěn)效方法，從而延長了用來對衰蕩時間集成的時間。.3光纖腔衰蕩光譜技....

圖1.6離軸腔內(nèi)光路示意圖

第1章緒論檢測液體折射率和濃度外，在溫度、應(yīng)變、壓強(qiáng)等參量傳感方向也得應(yīng)用[95,96]，鑒于與本課題無關(guān)，在此不進(jìn)行詳述。雖然FLRDS在輕用范圍上有很大發(fā)展，但其檢測靈敏度、信噪比、時間響應(yīng)、探測極性等方面尚需進(jìn)一步改進(jìn)[97]。.4離軸積分腔輸出光譜技術(shù)及其發(fā)展....

圖1.7WM-OA-ICOS測試系統(tǒng)原理圖

圖1.7WM-OA-ICOS測試系統(tǒng)原理圖Figure1.7SchematicoftheWM-OA-ICOSsetup，中科院安徽光機(jī)所的趙衛(wèi)雄等[104]也展開了對離軸dreasKarpf和GottipatyN.Rao[105]建立了含有頻率調(diào)光譜....

圖2.1直接吸收光譜原理示意圖

第2章連續(xù)波光腔衰蕩光譜技術(shù)原理及分析方法本章主要介紹CW-CRDS技術(shù)的基本原理和特性，包括朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律、吸收光譜測量中常見的線型函數(shù)[122,123]、增強(qiáng)吸收原理及信號的產(chǎn)生過程，并對系統(tǒng)的檢測靈敏度、噪聲來源及偏振特性進(jìn)行了理論分析....

本文編號：4013884