基于连续量子级联激光器的1103.4cm–1处NH3混叠吸收光谱特性研究

• 作者: 何莹 余冬琪 刘建国 刘文清 尤坤 张玉钧 李梦琪 李潇毅 范博强 谢皓 雷博恩
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 激光吸收光谱 量子级联激光器 线强 浓度反演
• 年，卷（期）: 2020,（7）
• 所属期刊栏目: 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
• 页码范围: 97-105
• 页数: 9页
• 字数: 4526字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.69.20191832

摘要

由于NH3在大气气溶胶化学中具有重要作用,所以快速和精确反演NH3浓度对环境问题非常重要.本文以9.05 μm的室温连续量子级联激光器(quantum cascade laser,QCL)作为光源,采用波长扫描直接吸收可调谐二极管激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)技术,研究了QCL在1103.4 cm–1的光谱特性,获得了激光器控制的温度电流与波长的关系.设计了QCL二级温控的低压实验平台,测量氨气在1103.4 cm–1处的6条混叠吸收线,在降低压强的情况下谱线展宽变小,使混叠光谱分离,由此计算各条吸收线的线强,进一步对测量不确定度进行分析.针对混叠严重的光谱提出了低压分离单光谱精确反演气体浓度的方法,并进行了实验验证.通过与HITRAN数据库进行结果对比,得出氨气在1103.4 cm–1的实验测量线强值与数据库偏差为2.71％-4.71％,实验测量线强值的不确定度在2.42％-8.92％,极低压条件下反演浓度与实际值的偏差在1％-3％.