基于高分辨率可调谐二极管激光吸收光谱仪(TDLAS)和长程怀特吸收池搭建了一套高分辨率、光程可调吸收光谱测量系统,采用直接吸收光谱技术测量了1.51 μm 波段(6608～6624.3 cm-1) 水分子室温下的吸收光谱。利用非线性拟合程序,获得了57条水分子吸收谱线的线位置、线强和自展宽系数,并与HITRAN 2016数据库中的相应数据进行了比较,结果表明整体实验数据与HITRAN 2016符合较好,证明该光谱测量系统适用于水分子吸收谱线参数研究。

在传统怀特池的基本原理上, 采用高斯光学分析方法推导出了多次反射怀特池的总光程和光斑分布的数学公式。分析表明: 连续奇数号光斑间距与连续偶数号光斑间距相等, 为两次镜曲率中心间距的2倍, 且交替排布; 当主镜上有N个光斑时, 怀特池总光程OP≈2(N+1)L, 其中L为怀特池的基长。根据分析所得结论, 对传统怀特池进行了改进, 使其能够在减小主镜口径的同时充分利用其有效口径和中间光程。结合设计实例, 将结构数据在CODE V上进行模拟和优化计算, 通过实际装调验证了所推得的数学公式和结论对指导设计多次反射池的正确性。

为了探索怀特池在不同特性光源条件下的性能,在使用虚拟仪器技术对怀特池反射光程进行仿真的基础上,研究了提高反射次数的一般规律和方法,同时特别研究了具有一定发散角的光束在怀特池中反射的模型,提出了光束直径及发散角与反射次数之间的关系,该关系可用于指导非激光光源的怀特池应用。仿真结果证明,光束直径和发散角越小,可达到的最高反射次数越多,实验也证明了这一点。

水汽吸收特性的研究对评估激光通讯和激光传输等具有重要的意义，因此水汽吸收光谱的研究在理论和工程方面都有重要应用。用工作在室温下，窄线宽、宽调谐范围分布反馈(DFB)二极管激光器作光源，结合光程可调、最长光程为1097 m、可控温的改进型千米级怀特(White)池，精确地测量了水汽在1.315 μm附近的高分辨力、高灵敏度吸收光谱，得到了水汽分子1.315 μm附近31条主要吸收线的位置、谱线强度、压力自加宽系数等参量，测量结果与HITRAN数据库中的值很好地一致。实验中使用先进的电子技术和计算机控制技术，大大提高了实验的效率，确保了实验结果的可靠性。

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是利用二极管激光器的波长调谐特性,获得被选定的待测气体特征吸收线的吸收光谱,从而对污染气体进行定性或者定量分析.在大气痕量气体和气体泄漏的监测中,为了提高探测的灵敏度,一般会根据具体情况对激光器采取不同的调制技术如波长调制、振幅调制、频率或者位相调制等,同时和长光程吸收池相结合使用,并辅之以各种?肷顾跫际?TDLAS不仅精度较高,选择性强而且响应速度快,已经广泛用于大气中多种痕量气体的检测以及地面的痕量气体和气体泄漏的检测.报道了最近研制的一套可调谐二极管激光吸收光谱检测大气中甲烷浓度的实验装置,这套装置具有灵敏度高、检测限低(ppb量级)、易于集成为便携式痕量气体检测仪等优点,若激光器的调谐波长范围能覆盖1.3～1.8 μm或者在光路中装配几台窄范围可调谐激光器实现波长扫描范围覆盖1.3～1.8μm,则可同时实现对大气中诸多重要痕量气体如CO2、CH4、CO、CH2O、H2S、NH3、HCI、C2H2等的同步监测.

用窄线宽、脉冲可调谐光参量振荡器(ΟΡΟ)作光源,使用光程长达1097 m的怀特池, 采用单探测器分时复 用的探测方法,首次在吸收池中精确测量了实际大气中1.315 μm波长附近高分辨率吸收光谱, 实验验证了实际大 气中水气是该波段的主要吸收气体；得到了实际大气中吸收分子在氧碘激光波长(7603.14 cm-1)处的吸收截面为 (1.05±0.09)×10^{-24} cm2(标准大气条件下)以及在该波段主要吸收谱线的参数。并计算了在氧碘激光波长附近 大气分子的吸收截面。

用窄线宽、脉冲可调谐光参量振荡器(OPO)作光源,使用光程长达1 097m的怀特池,采用单探测器分时复用的探测方法,首次在吸收池中精确测量了实际大气中1.315μm波长附近高分辨率吸收光谱,实验验证了实际大气中水汽是该波段的主要吸收气体;得到了实际大气中吸收分子在氧碘激光波长(7 603.14cm -1 )处的吸收截面为(1.05±0.09)×10 -24 cm2(标准大气条件下)以及在该波段主要吸收谱线的参数,包括吸收线的位置、线强度、压力加宽半宽度等.利用实测的线参数计算了在氧碘激光波长附近大气分子的吸收截面,发现吸收最小的波长分别位于7 603.31和7 603.93cm -1 ,其值约为(8 9±0.8)×10 -25 cm2,比氧碘激光波长处的吸收截面约小15%.