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原文传递一种基于光学捷变频的快速气体吸收光谱测量装置及方法

专利名称：	一种基于光学捷变频的快速气体吸收光谱测量装置及方法
摘要：	一种基于光学捷变频的快速气体吸收光谱测量装置及方法，涉及快速气体吸收光谱的测量方法，属于吸收光谱测量领域。本发明是为了解决现有光谱测量方法存在无法实现快速在线检测，且测量光信号的扫频范围有限，无法获得完整的吸收光谱信号，造成测量的准确性差的问题。本发明通过控制第一激光器的频率ν1和第二激光器的频率ν2，实现调节扫频闲频光的中心频率位于被测气体吸收峰位置，使得本发明所述装置及方法可用于不同气体的检测。通过控制高速扫频微波源的扫频速度，实现不同速率的气体吸收光谱检测。本发明是适用于已知气体的浓度进行测量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	黑龙江;23
申请人：	哈尔滨工业大学
发明人：	娄秀涛;原子岳;董永康
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201910288076.1
公开号：	CN109959627A
代理机构：	哈尔滨市松花江专利商标事务所
代理人：	毕雅凤
分类号：	G01N21/31(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号
主权项：	1.一种基于光学捷变频的快速气体吸收光谱测量装置，其特征在于，包括第一激光器(1)、电光调制器(2)、高速扫频微波源(3)、第一滤波器(4)、第二激光器(5)、掺饵光纤放大器(7)、非线性光纤(8)、第二滤波器(9)、待测气体池(10)、探测器(11)和数据采集装置(12)；第一激光器(1)输出的第一定光频载波信号与高速扫频微波源(3)输出的高速扫频微波电信号经电光调制器(2)调制生成快速扫频光的上下一阶边带信号，所述快速扫频光的上下一阶边带信号经第一滤波器(4)输出快速扫频光上边带信号，所述快速扫频光上边带信号作为泵浦光和第二激光器(5)输出的第二定频光信号作为信号光经掺饵光纤放大器(7)放大后输出至非线性光纤(8)，信号光和泵浦光在非线性光纤(8)内发生四波混频作用，当非线性光纤(8)内的信号光和泵浦光满足波矢匹配条件时，生成频率为泵浦光扫频范围2倍的闲频光，非线性光纤(8)输出信号光、泵浦光和闲频光的混频光信号，所述混频光信号经第二滤波器(9)滤除信号光和泵浦光后输出闲频光，所述闲频光经待测气体池(10)与待测气体相互作用后发射至探测器(11)的探测面上，探测器(11)对探测的光信号转换为电信号输出至数据采集装置(12)。 2.根据权利要求1所述一种基于光学捷变频的快速气体吸收光谱测量装置，其特征在于，非线性光纤(8)的非线性系数大于1W-1km-1。 3.根据权利要求1或2所述一种基于光学捷变频的快速气体吸收光谱测量装置，其特征在于，非线性光纤(8)的非线性系数为10W-1km-1。 4.根据权利要求1所述一种基于光学捷变频的快速气体吸收光谱测量装置，其特征在于，还包括耦合器(6)，所述耦合器(6)用于对第一滤波器(4)输出快速扫频光上边带信号和第二激光器(5)输出的第二定频光信号合束后输出至掺饵光纤放大器(7)。 5.基于光学捷变频的快速气体吸收光谱测量方法，其特征在于，该方法基于权利要求1所述的光谱测量装置实现，该方法的具体步骤为：步骤一、根据待测气体的吸收峰的频率，采用频率为ν1的定频光作为载波信号与高速扫频微波信号进行电光调制生成快速扫频光的上下一阶边带信号；步骤二、对步骤一所述快速扫频光的上下一阶边带信号进行滤波，滤除所述快速扫频光的上下一阶边带信号中的扫频下边带信号和载波信号；获得快速扫频光上边带信号；步骤三、将所述快速扫频光上边带信号作为泵浦光，同时采用频率为ν2的定频光信号作为信号光进行放大后输入至非线性光纤(8)进行四波混频，当泵浦光与信号光满足波矢匹配条件时，生成扫频范围为泵浦光扫频范围的两倍的闲频光；获得泵浦光、信号光和闲频光的混频光信号；步骤四、滤除与闲频光混合的泵浦光与信号光，将闲频光输入至待测气体池中，使闲频光与待测气体相互作用，获得待测气体吸收后的光谱信号；步骤五、根据待测气体吸收后的光谱信号的变化，获得待测气体的浓度变化，实现利用气体吸收光谱测量气体的浓度变化。
所属类别：	发明专利