光纤耦合的全固态中红外QEPAS光声探测模块

• 作者: 刘怡华 郑华丹 谢戆志 林灏杨 杨志飞 吴潜 朱文国 钟永春 余健辉 陈哲
• 来源期刊: 光学学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 光谱学 石英增强光声光谱 光声光谱 音叉式石英晶振 光声探测模块
• 年，卷（期）: 2021,（20）
• 所属期刊栏目: 光谱学|Spectroscopy
• 页码范围: 208-216
• 页数: 9页
• 分类号: O433
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/AOS202141.2030001

摘要

石英增强光声光谱(QEPAS)技术是近年来发展迅速的一种气体检测技术,具有灵敏度高、设备体积小、对环境噪声免疫等优点.本课题组设计了一种光纤耦合的全固态中红外QEPAS光声探测模块,并基于气体热动力学和一维声学谐振腔理论,利用COMSOL软件对探测模块的声压分布及声压级进行了研究;然后设计并加工了光机电一体化探测模块,将声学谐振腔、光声池、光纤模块和前置放大模块集成一体,使该模块具有易于准直、稳定性高、抗干扰能力强等特点.采用中心波长为2 μm的高功率中红外分布反馈式激光器,结合波长调制技术,对CO2进行了探测,结果表明,在1 s的积分时间下获得了3.7×10-3的探测极限.通过Allan方差分析发现,积分时间为1123 s时,系统的探测极限可以达到1.34×10-6.采用基于该模块的QEPAS系统可以实现对室内CO2浓度的实时监测.