自适应双光梳光谱技术：乙炔气体检测与稳定性提升

"本文主要介绍了自适应双光梳光谱技术在乙炔气体吸收光谱测量中的应用，以及其实现过程中的关键技术。通过对比实验数据和HITRAN数据库，验证了该方法的精度。文章深入探讨了自适应主动补偿技术的工作原理，包括其在处理高阶信号和带宽特性上的表现。利用非线性光纤实现光梳的超连续谱展宽，提高了光谱的覆盖范围。此外，通过锁定光梳振荡源的重复频率和反馈调节连续激光的中心频率，有效抑制了光梳梳齿的漂移，显著提升了双光梳光谱测量系统的长期稳定性和实用性。" 自适应双光梳光谱技术是一种先进的光谱分析方法，它结合了两台频率可调的光学频率梳，用于精确测量光谱信息。在本文中，研究人员使用这种技术来检测乙炔气体在ν1+ν3吸收带的P支谱线，通过对测量结果与HITRAN数据库的比对，证实了自适应双光梳光谱检测的准确性。 采样定理是理解自适应主动补偿技术工作机理的基础，它指出为了无失真地恢复信号，采样速率必须至少是信号最高频率成分的两倍。在本研究中，研究人员分析了如何通过这种技术来应对快漂和慢漂问题，快漂指的是光梳梳齿频率的快速变化，而慢漂则是指长期的频率漂移。通过自适应补偿，可以实时调整光梳的频率，从而保持光谱测量的稳定性。 实验中，采用非线性光纤对光梳进行200纳米范围的超连续谱展宽，极大地扩展了光梳的可用光谱范围，使得能够涵盖更广泛的气体吸收线。时域信号的单次采样时长为600微秒，对应光谱分辨率为1.09 GHz，而光谱更新频率达到180 Hz，这意味着系统能够快速获取高质量的光谱数据。 为了增强系统的长期稳定性，研究人员锁定了光梳振荡源的重复频率，将其均方差抖动控制在7.01 MHz。同时，通过反馈调节控制连续激光的中心频率，有效地抑制了光梳梳齿的慢漂现象。这些改进措施使得双光梳光谱测量系统的稳定运行时间从几分钟提升到半小时量级，大大提高了其在实际应用中的实用性。 自适应双光梳光谱技术为高精度气体光谱分析提供了新的手段，特别是在环境监测、化学分析和物理学研究等领域具有广泛的应用潜力。通过优化技术参数和采用有效的补偿策略，可以克服光梳漂移带来的挑战，实现更稳定、准确的光谱测量。未来，这种技术有望在更多复杂环境和精密测量任务中发挥重要作用。