氨气高精度激光光谱检测装置的设计及实现

作者：杨天悦; 宫廷; 郭古青; 孙小聪; 田亚莉; 邱选兵; 何秋生; 高晓明; 李传亮^*

来源：中国光学(中英文), 2023, 16(05): 1129-1136.

DOI：10.37188/co.2023-0023

• 离轴积分腔输出光谱
• 氨气
• 高精度检测

氨气排放会对环境以及人体健康造成危害，因此对环境中氨气浓度的高精度监测显得尤为重要。本文基于具有高灵敏度、高响应速度等优点的离轴积分腔输出光谱技术(OA-ICOS)对氨气高精度检测装置进行设计。使用基长30 cm装有反射率为99.99%的高反镜的光学谐振腔作为气体吸收池，实现了近3 000 m的光程，将中心波长为1 528 nm的分布反馈式激光器(DFB)调谐至6 548.611 cm-1和6 548.798 cm-1附近，在常温18.6 kPa的气压下对1×10-5～5×10-5范围内NH3进行了检测。测量结果表明NH3浓度与信号幅值的线性拟合度R2可达0.999 79。使用Allan方差对实验数据进行分析得到13 s后系统的平均检测极限为9.8×10-9，在103 s时系统的最低检测极限可达7×10-9(S/N～1)。实验结果表明，该检测装置具有良好的稳定性与高灵敏度，满足对氨气高精度检测的需求，本文研究为国内自主研发痕量气体高精度检测设备提供了技术经验。

• 单位
  太原科技大学; 中国科学院安徽光学精密机械研究所; 中国科学院，安徽光学精密机械研究所