1 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
2 天津大学 精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
为了消除光学条纹对检测精度的影响, 基于光学条纹的映射特性, 提出了一种可有效补偿光路中平行介面造成的光学条纹的方法。在CO2检测系统中进行了理论分析和实验验证, 并展示了该方法的使用过程及补偿结果。结果表明, 即使在光学条纹漂移的情况下, 该方法仍可有效补偿光学条纹, 使测量信号与标准气体吸收信号的拟合相关度由0.8298提升至0.9934, 体积分数测量值标准差由1260×10-6降低至48.5×10-6。该方法极适合补偿检测器窗、气体池窗以及其它已集成于系统的光学元件造成的光学条纹, 在可调谐二极管激光器吸收光谱技术领域具有较大的应用价值。
光谱学 可调谐二极管激光光谱 光学条纹 气体检测 二次谐波 spectroscopy tunable diode laser absorption spectroscopy optical fringe gas detection the second-harmonic signal
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
空心光波导（hollow waveguide, HWG）可以同时传输红外激光和目标气体, 是激光气体传感器中的新型气体池, 具有体积小、 响应速度快的特点。 基于可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术, 以空心光波导为气体池, 研制了氨气激光传感器。 采用波长调制光谱(wavelength modulation spectroscopy, WMS)技术, 同时解调气体吸收的一次谐波（1f）和二次谐波（2f）信号, 通过1f归一化2f信号实现免校准（calibration-free）测量。 利用标准气体进行验证实验, 结果表明, 传感器的响应线性度R2为0.999 8, 响应时间24 s。 Allan方差结果表明积分时间18 s时检测限为26 ppbv。 该传感器可以用于空气中痕量氨气的快速、 高灵敏检测。
激光气体传感器 空心光波导 调谐激光吸收光谱（TDLAS） 氨气（NH3） 波长调制光谱 免校准 Laser gas sensor Hollow waveguide Tunable diode laser absorption spectroscopy（TDLAS Ammonia Wavelength modulation spectroscopy（WMS） Calibration free 光谱学与光谱分析
2016, 36(8): 2669
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 School of Electrical Engineering and Automation, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China
3 Tianjin Nankai Hospital, Tianjin 300100, China
A CO2 sensor for capnography, based on a hollow waveguide (HWG) and tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS), is presented; the sensor uses direct absorption spectroscopy and requires neither frequent calibration nor optical filters, giving it a significant advantage over existing techniques. Because of the HWG, the CO2 measurement achieved a concentration resolution of 60 ppm at a measurement rate of 25 Hz, as characterized by Allan variance. The length of the HWG was selected to efficiently suppress the optical fringes. This setup is perfectly suited for the detection of CO2 by capnography, and shows promise for the potential detection of other breath gases.
120.3890 Medical optics instrumentation 300.6260 Spectroscopy, diode lasers 280.1415 Biological sensing and sensors Chinese Optics Letters
2015, 13(11): 111201
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
含硫化合物是主要恶臭物质之一,为了实现污染源中含硫化合物排放的连续监测,研制了中红外激光气体传 感器。该传感器采用中红外分布反馈结构的带间级联激光器(DFB-ICL)为光源,工作波长在3.3 μm附近,以空 芯光波导(芯径1000 μm、长度5 m)做气体池,采用自制多通道数字锁相放大器,同时解调1f和2f 谐波信号,通过1f归一化实现免校准测量。使用不同波长激光器可以检测甲硫醇、甲硫醚、二甲基硫醚、硫化氢等硫系恶臭气体。
激光气体传感器 带间级联激光器 空芯光波导 恶臭物质 含硫有机物 甲硫醇 甲硫醚 二甲基硫醚 laser based gas sensors interband cascade laser hollow silica waveguide odorous compounds sulfocompounds methyl mercaptan dimethyl sulfide dimethyl disulfide 大气与环境光学学报
2015, 10(2): 165
1 天津大学, 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津300072
2 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院, 北京100192
近红外光谱血液成分无创检测技术发展至今已取得一系列进展。 为进一步提高检测精度, 基于动态光谱理论提出了一种改进的光谱提取方法: 首先拟合出漂移基线, 抑制了手指与夹具相对运动造成的影响; 然后以方和根代替峰峰值组成光谱, 减小了系统随机误差造成的影响。 最后以血氧饱和度测量为例, 对血氧饱和度系数Q进行不确定度分析, 结合实验数据的理论分析表明以方和根代替峰峰值可使不确定度下降至原先的38%。 在血氧饱和度检测实验中将改进后的方法与峰峰值法对比, 可得精度更高的血氧饱和度系数Q, 获得十组Q值的方差平均下降至原先的42%。 理论分析与实验结果均表明, 应用所提出的光谱提取方法可更加精确地从光电容积脉搏波中提取有效光谱, 在血液成分的无创检测中有着重要的价值。
不确定度 光容积脉搏波 血液成分 动态光谱 血氧饱和度 Uncertainty Photoplethysmography Blood components Dynamic spectrum Oxygen saturation
光纤通信技术和网络国家重点实验室 武汉邮电科学研究院, 湖北 武汉430074
40 Gbit/s波分复用系统已开始商用, 在这种系统中, 差分正交相移键控(DQPSK)比开关键控有更高的谱效率并且对色散和偏振模色散等有更高的鲁棒性。文章从40 Gbit/s波分复用系统传输性能要求入手, 对DQPSK的原理和实现方式进行了分析, 并用精确的仿真验证了40 Gbit/s DQPSK系统的传输性能。
波分复用 差分正交相移键控 偏振模色散 WDM DQPSK PMD
光纤通信技术和网络国家重点实验室 烽火通信科技股份有限公司, 湖北 武汉430074
文章介绍了一种用于40 Gbit/s波分复用(WDM)系统的可调色散补偿方案, 采用啁啾布拉格光栅的多通道色散补偿技术和掺铒光纤放大器的自动功率控制技术, 可以对现有40 Gbit/s主流调制编码格式的波分复用系统进行高精度的色散补偿, 同时能提高接收机的动态范围。
光纤布拉格光栅 波分复用 可调色散补偿 FBG WDM TDC
1 西安交通大学 电子物理与器件教育部重点实验室,陕西 西安710049
2 彩虹集团公司 技术中心,北京100085
介质阻挡放电平面荧光灯(Flat Fluorescent Lamps,FFL)是一种新型的平面光源,在液晶显示器背光源方面具有很好的应用前景。研制了一种基于PWM控制芯片SG3525的FFL驱动电路,采用一种反激逆变结构,以直流80~100 V作为输入电压,产生出脉宽为3~4 μs,幅值为1 500~2 000 V的高压高频尖峰脉冲信号。本方案具有电路设计简单、灵活、效率高及成本低的优点。对FFL进行点屏试验的结果表明,设计出的电路可使FFL的平均亮度达到6 000 cd/m2,亮度均匀性达到80%以上。
平面荧光灯 介质阻挡放电 驱动电路 反激逆变电路 背光源 flat fluorescent lamps dielectric barrier discharge driver circuit flyback inverter backlight
1 武汉大学电子信息学院测控技术与仪器系，武汉 430072
2 武汉大学分析生物医学研究所，武汉 430072
提出一种基于毛细管电泳的激光多模式检测器．为设计并优化其光路构型，进行了理论分析和数学推导，并采用Matlab仿真，得到光路中各参量优化取值范围．在热透镜通道，激发光束腰半径越小，则热透镜效应越强．而探测激光束腰半径、束腰与样品距离、样品与探测面距离三个参量综合决定检出信号强度；在回射干涉通道，聚焦透镜焦距应较短，它与毛细管距离对检测影响很大，而与激光器、与探测面的两距离对检测影响相对较小；热透镜效应对回射干涉检测影响不明显，如要严格消除，可将两通道错开一适当距离．
分析仪器 光学设计 激光热透镜 激光回射干涉 激光诱导荧光 Analytical instrument Optical design Laser thermal lens Laser retroreflected beam interference Laser-induced fluorescence
