基于波长调制的离轴积分腔输出光谱技术

介绍了基于波长调制的离轴积分腔输出光谱(WM-OA-ICOS)技术的实验装置。使用1.392 μm的分布反馈式(DFB)激光器作为光源, 以反射率为99.8%、相距60 cm的两片镜片组成的谐振腔为气体吸收池, 选择7185.87 cm-1的CH4吸收谱线, 对不同浓度的CH4气体进行探测。通过优化压力、调制频率、相位和振幅等参数, 并结合Allan方差, 得出系统的稳定时间为203 s。实验选取100 s的测量时间, 得出CH4气体的探测极限为8.7×10-7, 相应的最小的可探测吸收为2.2×10-6 Hz-1/2。相对于离轴积分腔输出光谱技术, WM-OA-ICOS技术的灵敏度约提高了21倍。采用二次谐波峰值高度(2f)以及二次谐波峰值高度与一次谐波中值之比(2f/1f)两种方法测量CH4气体浓度, 结果发现, 2f/1f方法的稳定性更好, 线性度更高。