The dual-mode stabilization scheme has been demonstrated as an efficient way to stabilize laser frequency. In this study, we propose a novel dual-mode stabilization scheme that employs a sizable Fabry–Pérot cavity instead of the microcavity used in previous studies and has enabled higher bandwidth for locking. The results demonstrate a 30-fold reduction in laser frequency drift, with frequency instability below 169 kHz for integration time exceeding 1 h and a minimum value of 33.8 kHz at 54 min. Further improvement could be achieved by optimizing the phase locking. This scheme has potential for use in precision spectroscopic measurement.

实时获知煤炭发热量对于及时调整电站锅炉风粉配比和提高煤炭燃烧效率具有重要意义，为了实现电力生产中发热量的稳定快速检测，提出了一种近红外光谱（Near Infrared Spectroscopy， NIRS）与X射线荧光光谱（X-ray Fluorescence， XRF）联用的煤炭发热量高稳定检测方法，它结合了NIRS能高稳定检测煤中与发热量正相关的有机基团的优势与XRF能高稳定检测与发热量负相关的成灰元素的特点，大大提高了对煤炭发热量的测量重复性。在光谱预处理中，先将两套光谱融合作为偏最小二乘回归的输入变量进行全谱初步建模，依据回归系数选择NIRS光谱中的有效波段，再将它与XRF光谱中的成灰元素谱线一并融合进行归一化处理。建模时将预处理后的融合光谱数据作为输入变量，利用偏最小二乘回归对煤炭发热量进行建模。实验结果表明，NIRS-XRF联用方法对定标集煤样发热量预测的线性相关度系数（R²）为0.995，对验证集煤样发热量预测的最小均方根误差、平均相对误差和标准偏差分别为0.24 MJ/kg，0.61%和0.05 MJ/kg，测量重复性满足小于0.12 MJ/kg的国家标准。NIRS-XRF联用的煤炭发热量高稳定检测方法有望推广应用于火力发电、煤化工、冶金、水泥和焦化等“高碳”行业，助力我国按期实现碳中和目标。

为实现对危化品气体泄漏的实时、远距离、非接触性监测，提高监测效率和精度，研制了一种多组分气体激光遥测系统。基于波长调制光谱技术，利用STM32芯片结合自主设计的驱动电路对激光器进行控制，采用不同的调制频率分别提取甲烷、氨气、乙炔的二次谐波信号，实现混合气体的同步、实时、远距离遥测。采用光强调制幅度归一化的波长调制光谱技术使遥测结果免受回波激光对信号强度的影响。实验测量表明本系统对甲烷、氨气、乙炔的探测下限分别可以达到87 ppm·m、212 ppm·m、12 ppm·m，测量误差小于10%。测量不同距离下的遥测信号，遥测距离至少可达40 m。本系统为激光痕量气体检测研究与应用提供了一种多气体、实时、同步、高灵敏度、远距离、性能稳定的遥测解决方案，能够广泛应用于矿山灾害气体监测预警，危化品场站和运输管网等场合的气体泄漏监测预警。

基于提出的激光诱导击穿光谱（LIBS）和X射线荧光光谱（XRF）的联用多光谱方法，设计了一种基于软件控制的煤质快速分析仪，该分析仪包括LIBS分析模块、XRF分析模块、送样模块、控制模块和操作软件。该仪器不仅发挥了LIBS全元素分析的长处，还继承了XRF高稳定分析的优点，可用于发电厂对压制煤饼进行快速连续的检测。此外，基于偏最小二乘回归方法对数百个煤样进行了光谱分析建模，并完成了工业测试与性能评价。评估结果表明，所建发热量、灰分、挥发分和硫分定标模型的R²分别为0.973、0.986、0.977、0.979，平均绝对误差分别为0.60 MJ/kg、1.24%、0.18%、0.19%，工业分析的平均SD分别为0.11%、0.49%、0.15%、0.09%。模型结果表现出不错的准确度和良好的稳定性，对所有煤炭工业指标的测量重复性均达到甚至优于国标要求。同时，实测结果表明，该仪器对煤炭发热量、灰分、挥发分、硫分的平均绝对误差分别为0.385 MJ/kg、0.830%、0.496%、0.230%，单次样品检测约需5.5 min，能够满足工业现场的实际需求，为煤炭性质的前瞻性预测开辟了道路。