基于DFB激光器的甲烷氣體腔衰蕩光譜檢測技術(shù)研究.pdf

1、 分類號： O433.4 密 級： 可公開 U D C ： 編 號： 基于 基于 DFB DFB 激光器的甲烷氣體 激光器的甲烷氣體 腔衰蕩光譜檢測技術(shù)研究 腔衰蕩光譜檢測技術(shù)研究 RESEARCH ON DETECTION OF METHANE BY CAVITY RING-DOWN

2、SPECTROPY BASED ON DFB LASER 學(xué)位授予單位及代碼： 長春理工大學(xué) (10186) 學(xué)科專業(yè)名稱及代碼： 光 學(xué) (070207) 研 究 方 向： 激光及其與物質(zhì)相互作用 申請學(xué)位級別：碩 士 指 導(dǎo) 教 師： 王曉華研究員 研 究 生：王凱迪 副 指 導(dǎo)

3、 教 師： 魏志鵬教授 論文起止時間： 2015.09 - 2016.12 I 摘 要 甲烷氣體具有易燃易爆的特征，同時還屬于引起溫室效應(yīng)的重要因素。所以甲烷的測量一直是環(huán)境監(jiān)測，科學(xué)探索的重要方向，對其濃度進(jìn)行實(shí)時在線的檢測具有重要意義。 本文開展了痕量氣體腔衰蕩光譜檢測技術(shù)的理論和實(shí)驗(yàn)研究，基于窄線寬 DFB 激光器，搭建了相關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置，并且以甲烷氣體濃度實(shí)時檢測

4、為目的，分析了檢測過程中對腔衰蕩的影響因素?；诠庾V匹配的痕量氣體腔衰蕩檢測系統(tǒng)，能夠提供較高的光譜鑒別和靈敏的檢測能力，相關(guān)技術(shù)近年來引起了該領(lǐng)域研究者的廣泛關(guān)注。隨著氣體檢測技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對空氣污染的關(guān)注， 針對痕量氣體的高靈敏度檢測技術(shù)的研究具有重要意義和實(shí)際應(yīng)用價值。 首先，論文研究和分析了光腔衰蕩光譜檢測系統(tǒng)的腔長、反射鏡、激光關(guān)斷時間等因素對檢測結(jié)果的影響。 并通過腔內(nèi)能量公式推導(dǎo)了激光器采用不同關(guān)斷時間對檢測數(shù)據(jù)曲

5、線產(chǎn)生的影響； 其次，提出了一種以 DFB 連續(xù)激光器為檢測光源的腔衰蕩光譜檢測方法，通過電流調(diào)制波長進(jìn)行模式匹配及激光關(guān)斷，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。并分析了各部分的工作原理，研究了使用四腔鏡環(huán)形腔做為衰蕩腔的檢測方法； 最后，以連續(xù)激光光源作為基礎(chǔ)，建立了光腔衰蕩光譜氣體檢測技術(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)了光譜數(shù)據(jù)的采集，檢測并分析了在實(shí)驗(yàn)室條件下的甲烷氣體濃度。通過掃描波長的方法對甲烷氣體在其泛頻帶的吸收數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并針對檢測穩(wěn)定性進(jìn)行了討論，最終獲