基于准连续波二极管激光器的波长调制光谱法研究

"这篇文章是关于基于准连续波二极管激光器的波长调制光谱法的研究，发表在2012年的Chinese Optics Letters上。研究中使用了一种近红外分布式反馈（DFB）二极管激光器作为准连续波（QCW）光源，并选择了二氧化碳（CO2）作为目标气体进行检测。通过对传统连续波（CW）WMS与修改后的QCW WMS系统对比，分析了QCW模式下二次谐波（2f）线型的特性，并获得了在1.58微米处对CO2的吸收度噪声等效值为3.2×10^-5 Hz^-1/2的高灵敏度结果。" 文章探讨了一个改良版的波长调制光谱技术（WMS），该技术利用可调谐二极管激光器在准连续波模式下工作的自加热效应。WMS是一种非线性光谱技术，它通过调制激光的波长并检测其谐波信号来探测气体吸收，从而提供高灵敏度的光谱分析。在这种新型的WMS方法中，研究人员使用了一种近红外区域工作的分布式反馈二极管激光器，这种激光器在QCW模式下运行，这允许激光器在非连续的脉冲模式下工作，从而产生更显著的自加热效果。 传统的WMS通常依赖于连续波激光器，而本文提出的方法则利用了QCW激光器的特性。在QCW模式下，激光发射短暂的脉冲，随后停顿一段时间，这一过程可能导致激光器本身温度的变化，从而改变其输出波长。这种自加热效应可以被用来增强光谱信号，特别是在低功率操作时。 通过比较QCW模式下的2f线型与CW模式下的2f线型，研究者能够深入了解这种新型WMS方法的性能。2f信号是WMS中的关键特征，它的强度与气体的吸收特性直接相关。在本实验中，使用18米的光学路径长度对CO2进行了检测，结果显示，在1.58微米的波长处，对于CO2的噪声等效吸收度达到了3.2×10^-5 Hz^-1/2，这一数值表明了该系统的高灵敏度。 这项工作对于环境监测、工业过程控制和大气科学研究等领域具有重要意义，因为它提高了检测稀有气体成分的能力，尤其是在低浓度条件下的检测。此外，使用QCW模式的激光源还可以降低设备的功耗和热管理需求，这对于便携式或远程应用来说是极其有利的。 这项研究展示了如何通过创新使用二极管激光器的工作模式来改进波长调制光谱技术，从而提高气体探测的性能，尤其是对二氧化碳的检测。这种方法不仅提供了高灵敏度，还可能降低系统复杂性和成本，为未来光谱学研究和应用提供了新的可能性。