光程与光程差 PPT 细节

光程与光程差.ppt光程与光程差的细节介绍和使用

短光程下DOAS方法测量低浓度污染气体的反演算法研究

短光程下DOAS方法测量低浓度污染气体的反演算法研究，邵理堂，汤光华，差分吸收光谱法(DOAS)对长光程或高浓度烟气污染物可以实现准确、快速和在线测量，但是对短光程、低浓度污染气体的测量却存在较大的

论文研究-基于WM的离轴积分腔输出光谱技术研究 .pdf

基于WM的离轴积分腔输出光谱技术研究，姚叡，单明广，为了进一步提高传统吸收式光纤气体传感器的探测灵敏度，采用高精细光学谐振腔的反射型气室，使有效吸收光程大大增加，从而提高检

N2 O的近红外腔增强吸收光谱研究

以外腔式可调谐，窄线宽近红外半导体激光为光源，以一对曲率光束r ＝ 1000 mm的宽带高反射率平凹镜（反射率R ＝ 99．97％）构成的腔长为650 mm N2 O气体，以及N2 O和N2的混合气体在不同浓度和不同气压下，中心波长位于6561．39 cm-1的那些对称纯净的光学稳定腔，建立了腔增强吸收光谱系统。腔增强吸收光谱，光谱强度和谱线的宽度，该腔增强吸收光谱系统的有效吸收光程可达1460 km。获得了光谱线宽与气体压强的关系曲线，产生了波数6561．39 cm-1处N2对N2 O的压力展宽系数为（0．114±0．004）cm-1·atm-1。采用该腔增强吸收光谱系统，进行N2 O气体检测研究，建立可用于定量检测的N2 O气体腔增强吸收光谱强度与气体浓度关系曲线，获得了2．34×10-7 cm-1的检测灵敏度，多次重复测量的相对标准偏差（RSD）为1．73％，在微量N2 O气体检测中具有很好的应用前景。

用于光谱吸收式气体传感系统的空芯波导的小型化研究

基于空芯波导的柔韧性可以将若干米长的波导弯曲至半径若干厘米的圆盒内，配合光源及检测器即可得到光程长、气体容积小、响应速度快的小型化气体传感系统。建立了一种基于几何光学理论的弯曲波导传输模型，通过仿真与实验研究了弯曲空芯波导的传输与传感特性，总结了通过优化波导长度、弯曲半径、系统信噪比、波导孔径及光源发散角等参数降低系统检测极限、提高灵敏度的方法。

转镜式傅里叶变换光谱仪光程差非线性的研究

转镜式傅里叶光谱仪中,转镜的转动形成光程差的非线性。光程差非线性是转镜材料和工作角选择时要考虑的重要因素,通过对它的研究,可以为工程实践提供指导,为进一步研究奠定基础。通过输入单色光时的情况对干涉图进行研究,发现光程差非线性使干涉图的周期发生变化;通过和光程差线性系统的仪器函数比较对复原光谱进行研究,发现非线性给复原光谱带来了噪声和波数漂移。由于光程差的变化是已知的,在光谱复原时,用非线性的光程差代替傅里叶变换中的光程差,就可以对光程差非线性进行补偿。计算机仿真实验的结果表明,这种方法效果明显,经补偿后复原光谱中光程差非线性带来的噪声基本消失。

环程光程随机扰动时光纤环形腔的有效带宽

对由环境引起的环程光程扰动对光纤环形腔的影响作了详细的理论分析。 在扰动为各态历经扰动假设下的理论分析表明： 小的慢与快变化扰动的影响是不同的， 慢变化扰动影响与入射光时间相干性相同， 使有效带宽增大； 而快变化扰动对有效带宽的影响很小。 然而对大的慢或快变化扰动， 都会使环形腔失去它的带通和带阻特性。 实验结果证实了这一结论。

反射式转镜干涉光谱仪光程差计算

高分辨率反射式转镜干涉光谱仪是一种新型傅里叶变换光谱仪，它利用倾斜旋转镜的转动产生非线性的光程差(OPD)。光程差的研究对于干涉光谱仪的性能指标分析、设计和研制具有重要意义。在介绍反射式转镜干涉光谱仪的原理基础上，描述了利用基于马吕斯定律的光线追迹法和基于镜面成像原理的像点法分析其光程差的方法。利用光线追迹法导出了任意时刻光程差的表达式，分析了影响光程差的因素和影响最大光程差的因素及其权重。像点法直接利用计算机仿真计算，是一种新的分析光程差的方法。计算结果表明，光程差与主、次转镜中心之间的空间距离、转镜倾斜角以及光线入射角密切相关；同时，用这两种方法计算光程差行之有效且结果一致。

基于激光吸收光谱开放式长光程的空气中甲烷在线监测及分析

研制了一套基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的开放式长光程甲烷(CH4)浓度实时监测系统, 系统采用波长调制和二次谐波探测相结合, 并利用光强归一化的方法消除光强波动对测量结果产生的影响, 实验证明采用消除光强波动的方法后使测量结果的误差小于2%。然后利用该系统在往返750 m的光程上, 对合肥市董铺岛进行了为期1周的大气CH4浓度测量, 测量结果表明董铺岛CH4浓度有明显的日变化趋势, 白天浓度低, 夜间浓度高, 日平均浓度(1.8～3.4)×10-6, 日最小值(1.8～2.2)×10-6, 日最大值(3.0～3.4)×10-6。通过分析, 可实现1～2 km范围的空气中CH4浓度的实时在线监测, 为生态系统的区域排放通量监测提供了有效的方法, 也为卫星遥感提供了可行的地面校准方法。

小型化长光程新型光学多通吸收池

基于激光吸收光谱的光学传感技术，因其实时在线、高灵敏度、高选择性和非入侵式等优点，广泛应用于大气、环境和工业过程、工业排放等领域的气相化学成分分析和测量。另外，近年来吸收光谱在呼吸气体医学诊断中的应用研究也呈现出逐步上升的趋势，将成为激光吸收光谱的一个新的应用领域。吸收光谱传感中最重要的一个部分是光与样品相互作用的吸收池的程长，设计小型化长光程吸收池，发展便携、手持式高灵敏度实时在线光谱传感设备将是今后的主流发展趋势之一。

像平面式干涉成像光谱仪光程差分析与计算

像平面式干涉成像光谱仪的光程差(OPD)线性度与光谱及图像重建精度直接相关。分析了光程差产生原理，通过分别对单个像面的正离焦及负离焦部分光程差进行讨论，给出了像平面式干涉结构在单侧及双侧离焦模式下的光程差表达式，并对两者在不同波长满足奈奎斯特条件时的光程差及其非线性残差进行仿真，并通过实验验证。仿真结果表明：系统在两种工作模式下的光程差非线性残差均随像面夹角增加而增大，单侧离焦模式零级点两侧光程差不对称，且负离焦部分残差较小；双侧离焦模式零级点两侧光程差对称，但非线性残差大于前者。实验结果表明，当工作波长较短时（如紫外），单侧离焦模式负离焦部分在实际应用中可认为满足光程差线性分布关系。

一种适用于同轴放电环形增益区的多光程谐振腔

本文给出了由两块环形球面镜组成的适用于同轴放电环形增益区的多光程振荡器的设计及光束特性.在该类型的多光程谐振腔中,在环形球面镜表面的不同转折点上,光束尺寸量周期性地变化.如果这种类型的多光程谐振腔与假设所有转折镜都为平面镜的情况比较,前者的激活体积比后者要小得多.因此,该类型多光程谐振腔更加适用于具有较小电极间隙的同轴放电激光器.

基于FPGA的短光程TDLAS气体传感系统的实现

CO作为一种污染气体，无论是是对人体还是对环境都有较大的危害，实时监测CO的浓度具有重要的意义。选用CO在波数2190 cm-1（波长4.56μm）处的吸收谱线，搭建了光程20cm的可调谐激光器气体传感系统，系统采用FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)技术，实现了激光器驱动信号的生成、数字滤波、二次解调等功能，其中驱动信号的生成采用了DDWS(Direct Digital WaveformSynthesizer，直接数字波形合成)的技术方式。滤波与二次解调都采用数字信号处理的方式。最后，采用标准浓度的CO气体进行了系统标定与测试，测试结果由于受到光程的限制有时会存在较大偏差，但为该仪器设备小型化、便携式的实现奠定了一定的技术基础。

开放光路非相干宽带腔增强吸收光谱技术测量大气NO

采用蓝色发光二极管(LED)作为非相干宽带腔增强吸收光谱技术(IBBCEAS)系统光源，测量了436~470 nm波段内NO2样气的吸收，验证IBBCEAS的高探测灵敏度。通过氮气和氦气两者瑞利散射截面的差异标定了镜片在430~490 nm波段内的反射率，并利用纯氧中氧气二聚体(O2-O2)在477 nm处的吸收验证了镜片反射率标定的准确性。镜片反射率在461 nm处最大且为0.99937，光学腔长度为73.5 cm时的最大有效光程为1.17 km。当光谱采集时间为20 s时，NO2的探测灵敏度(1σ)达到了0.25×10-9。进行了开放光路下环境大气中NO2和O2-O2在454~486 nm波段内的吸收测量，结果表明大气中气溶胶等颗粒物的Mie散射消光降低了IBBCEAS仪器的探测灵敏度 (1.04×10-9)。大气中O2-O2的测量为IBBCEAS吸收光程的在线标定提供了一种可行的途径。

多光程光路的复用

多光程光路的复用，杨怀栋，侯鉴玻，多光程光路通过使光多次经过同一段路程可获得较长的固有光程。为超越该固有光程限制，达到更长的光程，本文设计了复用多光程光路

含有多程室的多光程谐振腔的寄生振荡分析

讨论了用于同轴放电气体激光器的含多程室的多光程谐振腔的寄生振荡,分析了寄生振荡存在的条件,对激光输出的影响及克服办法。

用矩阵方法讨论稳定平凹法布里-珀罗共振腔的失调对光程差影响

本文用矩阵方法讨论了实践中广泛应用的稳定平凹法布里-珀罗共振腔(以下简称平凹腔),失调对光程差的影响。原理上,本方法适用一般球面腔。然而,为分析方便起见,仅讨论了微小调范围内平凹腔,并且经过理论与实验结果比较,得出三个结论:(1)平凹腔准确地调直时,光程差受失调影响最灵敏。(2)平凹腔在微小失调角范围内有“自准直”效应,以及实验得出光程差随失调角增加而涨落。(3)如失调角小于1",失调对光程差的影响小于3×10~(-9),若进一步使失调角小于0.2",则影响将降到10~(-10)以下.

基于离轴积分腔吸收光谱技术的低浓度水蒸气测量

水蒸气的浓度是半导体密封元器件生产过程的重要指标之一, 水蒸气的浓度超标将对半导体的产品质量造成严重影响, 开发高灵敏度、高精度的实时水蒸气检测技术至关重要。搭建了一套基于离轴积分腔吸收光谱技术的低浓度水蒸气测量实验装置, 反射镜的反射率为0.99920, 有效光程为250 m,探测时间为0.025 s。通过激光光束离轴入射到激光谐振腔提高了谐振腔的模式密度, 从而提高了积分腔输出吸收光谱的信噪比。利用该装置对水蒸气在7036.5 cm-1附近的吸收进行测量, 探测灵敏度为7.07×10-6 cm-1, 测量误差小于5%。分别向腔内注入不同浓度的水蒸气, 对系统的在线连续测量性能进行了测试, 结果表明该系统可达到工艺应用的要求。

磁旋转腔增强光谱技术

为了提高吸收光谱的探测灵敏度，在弱吸收或短光程吸收的情况下实现高灵敏探测，将腔增强光谱技术与磁旋转光谱技术有效地结合起来，发展了高灵敏的磁旋转腔增强吸收光谱技术，并通过测量O2的三重禁戒跃迁谱线验证了该技术的探测灵敏度。实验采用环型增强腔，以避免光束的返回对激光器的干扰。给出了腔的耦合匹配条件，以及镜面反射率、腔损耗对增强因子的影响；同时也给出了在实验中对光谱信号的处理方法。测量结果表明，在谐振腔精细度为F=48，腔内总损耗为13%，以及腔镜的耦合效率为95%的情况下，对O2分子最小相对吸收度约为4.5×10-8(1 s积分时间)。