为了研究室内二氧化碳（CO₂）体积分数变化以及其与人类活动之间的关系，设计了一种开放路径式可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）传感系统对室内CO₂体积分数进行监测。采用中心波长为2004 nm的分布式反馈（DFB）激光器作为激励光源测量CO₂的R（16）特征吸收线。使用Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法拟合测量光谱，实现体积分数测量免定标。与商用XENSIV^TMPAS二氧化碳传感器进行对比测量，二者的相关度R²达到0.89。结果显示，室内CO₂每日体积分数均值为4.63×10^-4，略高于室外的CO₂体积分数，并且一天内波动范围在3.86×10^-4~5.66×10^-4之间。室内CO₂体积分数受通风情况和室内人员活动的影响，其每日体积分数变化趋势与人员工作时间高度相关。在人员密度为0.005 人/m³的情况下，测量得到CO₂体积分数的增长速率为2.3×10^-5 h^-1。因此，人员拥挤的室内环境应及时通风，以防止体积分数过高的CO₂引起不适。

光致热弹光谱（LITES）技术是近年来发展迅速的一种新颖痕量气体检测技术，该技术以体积小巧、成本低廉且无波长选择性的音叉式石英晶振替代成本高、探测波段窄的光电探测器作为光电换能器，通过探测激光与目标气体相互作用后光强的变化量实现目标气体浓度的反演。LITES技术具有探测灵敏度高、响应时间短、无波长选择性等优点。本文以下水道中的硫化氢气体为测量目标，开展了基于LITES技术的痕量气体探测系统的研究。以输出波长为1.582 μm的近红外连续波分布反馈单纵模二极管激光器作为激发光源，采用激光器波长调制和二次谐波探测技术，首先研究了激光波长调制深度对LITES系统产生的信号幅度的影响，而后详细研究了气体压强及环境压强对装置性能的影响。此外，为进一步提升装置探测灵敏度，有效光程长度为14.5 m的Herriott多通池被装配在激光器和作为光电探测器的音叉式石英晶振之间，从而使传感器在积分时间为300 ms时，获得4.87×10^-7的最低探测极限，当积分时间延长至52 s时其探测灵敏度可达7.78×10^-8。在完成装置各项参数优化之后开展了下水道中硫化氢气体的实测研究，结果显示，该系统完全可满足下水道臭气监测分析等领域的应用需求。

讨论无人机载污染气体激光监测技术的发展现状以及在我国“天地空”一体化监测体系中的应用价值。无人机载污染气体激光监测平台由无人机平台和机载污染气体激光传感器两部分组成。从无人机平台出发，首先介绍当前无人机平台的类型，阐明不同类型无人机的优势和劣势；然后，介绍适用于无人机装载的几种激光光谱传感技术原理和相关应用，讨论无人机载污染气体激光监测技术在气体监测领域的应用潜能。

多通池 (MPC) 作为可调谐半导体激光吸收光谱 (TDLAS) 技术的核心器件, 用于增加探测光束与待测气体样品之间的相互作用距离, 从而提高探测灵敏度。近年来, 随着激光光谱传感器对小型化、便携性的需求逐渐增加, 小体积且长光程的多通池成为当前的研究热点。对当前主流发展的多通池设计原理和应用研究进行了综述, 首先介绍了目前国际上常用的赫里奥特多通池理论计算模型和基于球面镜像差理论的双球面镜多通池计算模型, 进而讨论了基于微型多通池和可调谐半导体激光的吸收光谱传感系统的搭建，以及小体积、长光程多通池的性能优势, 最后展望了微型多通池的发展方向与应用前景。

以标准商用石英音叉(QTF)为测声模块的石英增强光声光谱(QEPAS)技术是近年来发展迅速的一种痕量气体检测技术。 标准商用QTF拥有的小体积, 高Q值, 高共振频率的特性使QEPAS技术具有结构紧凑且对环境噪声免疫的特性。 但传统商用QTF狭窄的振臂间距以及较高的共振频率, 使其无法在光源光束质量较差或被测气体弛豫率较低的情况下被很好的应用于QEPAS系统。 为克服上述难题, 非标准商用QTF(f0≠32.7 kHz)被设计制作并越来越多的被装配于QEPAS系统中。 因此, QTF共振频率对QEPAS系统信噪比的影响需要被详细研究。 以水汽为目标气体, 采用二次谐波调制解调技术研究了QTF共振频率对基于QEPAS技术传感器性能的影响。 实验结果表明, QTF共振频率的变化对QEPAS系统的输出信号及噪声均有显著影响且QTF共振频率与QEPAS系统信噪比之间存在反比关系。 上述结论对QEPAS系统中非标准QTF的设计及使用均具有重要的指导价值, 对该类传感器的研发及应用意义重大。

二氧化碳（CO2）是环境大气以及燃烧废气的主要成分, 同时也是重要的化工原料, 对其浓度进行高灵敏度检测在物理、 生物、 化学等众多学科中均有重要的应用。 传统检测方法已经无法满足**科研、 能源化工、 医疗诊断等科技前沿领域中对CO2浓度检测的需求。 石英增强光声光谱（QEPAS）技术是近年来发展迅速的一种激光检测技术, 具有高分辨率、 小体积、 对环境噪声免疫等优点。 基于QEPAS技术探测灵敏度与激励光功率成正比的特性, 以中心波长为1 572 nm的窄线宽分布反馈式半导体激光器为激励光源, 将掺饵光纤放大器（EDFA）与QEPAS技术联用, 提出了功率增强型QEPAS技术, 实现了光声信号的大幅度提高。 此外, 通过波长调制技术、 谐波解调技术以及电调制相消技术的使用, 成功将装置的整体噪声压制在音叉式石英晶振的理论热噪声水平。 激光波长调制深度对装置信号幅度的影响也通过实验在一个标准大气压下进行了研究。 结果显示, 对6 361.25 cm-1处CO2气体吸收线, 当激光功率为1 495 mW, 调制深度为0.33 cm-1, 系统探测带宽为0.833 Hz时, 功率增强型QEPAS装置对CO2的探测灵敏度为3.5 ppm, 归一化等效吸收系数为1.01×10-8 W·cm-1·Hz-1/2。

为了研究六氟化硫(SF6)气体分子和水汽(H2O)对一氧化碳(CO)气体分子的弛豫率的影响, 建立了一个基于石英增强光声光谱(QEPAS)技术的痕量气体传感器系统。采用1.57 μm的近红外分布式反馈二极管激光器作为激励光源, 并对不同SF6和H2O气体浓度下的CO的光声信号进行对比研究。首先用CO传感器系统探测CO与N2的气体混合物中CO的光声信号, 然后在CO与N2气体混合物中加入不同浓度的SF6气体, 分别探测不同浓度SF6气体下的CO光声信号强度。最后在CO与N2的气体混合物中加入不同浓度H2O, 探测加入H2O后的CO的光声信号强度。实验结果表明随着CO和N2气体混合物中SF6气体浓度的增加, CO的光声信号幅值几乎没有变化, 而在混合物中加入2.5%的H2O后, 发现CO的光声信号提高了约5倍。因此, SF6对CO气体的弛豫率没有明显的影响, 然而H2O的添加能够有效缩短CO气体的弛豫时间。