激光环路光子晶体气室式痕量气体分子浓度测量方法

摘要

本发明公开了一种激光环路光子晶体气室式痕量气体分子浓度测量方法，其步骤是：利用可调谐二极管激光器TDL与光源发出的光在PPLN晶体中进行差分，调制成1400—1600nm的可调谐激光，使其通过准直透镜进入光子晶体衰荡腔气室，当腔内光能量满足条件时，即在足够长的衰荡时间内光强度衰减至初始光腔的                                                时，触发控制器通过EOM关断Nd:YAG光源，计算机开始记录衰荡时间，由计算机分别记录空腔衰荡时间和充满气体时的衰荡时间，由此得出被测气体浓度。本发明实现了超低浓度痕量气体的高灵敏度、高精度在线测量，克服谱线交叠和输出不稳定等不足，可以实现复杂环境气体组分分析及高分辨率的光子晶体微腔气室。

主权项

一种激光环路光子晶体气室式痕量气体分子浓度测量方法，其特征在于：它的步骤是：采用大功率固定波长的Nd:YAG激光器作为光源，采用光子晶体微腔作为循环回路中的气室称为光子晶体气室，以被测气体作为光子晶体介质柱内的介质，光子晶体中心介质KTP折射率通过外加交流电实现调制，以实现禁带数量的增加或减少，使被测气体吸收峰值谱线在光子晶体气室输出的导带范围之内；利用可调谐二极管激光器(TDL)与光源发出的光在PPLN晶体中进行差分，调制成1400—1600nm的可调谐激光，使其通过准直透镜进入光子晶体气室衰荡；当气室内光能量满足条件时，即在足够长的衰荡时间内光强度衰减至初始光强的e^‑1时，触发控制器通过电光调制器(EOM)关断大功率固定波长的Nd:YAG激光器光源，计算机开始记录衰荡时间τ，波长计接收半反半透膜(BS)的反射光并转换为电信号，计算机接收波长计与触发控制器的信号，驱动压电陶瓷(PZT)调整衰荡腔长度，为锁相放大器提供参考信号调制可调谐二极管激光器(TDL)，而大功率固定波长的Nd:YAG激光器的输出由电流调制器(CM)进行调制；从而形成适当方位的大功率固定波长的激光器与可调谐二极管激光器(TDL)的准确差分，由计算机分别记录空腔衰荡时间τ(v)和充满气体时的衰荡时间τ^*(v)，由此得出被测气体浓度。