在利用激光吸收光谱技术测量气体参数时,复杂环境中存在的强干扰会对提取到的探测光强的谐波信号产生较大影响,导致气体参数检测不准确。为此,提出了一种基于高频参考光的频分复用技术。该技术利用高频参考信号实现了对干扰信号的提取与探测光强的修正,进而准确地提取到了探测光强的谐波信号,提高了气体参数测量的准确性,拓展了光谱吸收法的应用范围。通过数值仿真及搭建甲烷浓度实验系统,验证了所提方法具有高频干扰抑制效果好、气体参数测量准确性高的特点。

针对用光腔衰荡法测量气体浓度时存在严重非线性光学损耗, 输出功率密度偏低, 光源输出不平坦等问题,利用受激拉曼散射(SRS)非线性频移机制, 设计了以Si元素作为拉曼主要增益介质的拉曼激光器。在硅波导结构中设置了p-i-n反向偏置电压, 通过控制调节该电压值来降低由双光子吸收(TPA)引起的自由载流子吸收(FCA)以及由FCA引起的非线性光学损耗, 从而提高拉曼激光器的输出功率。在实验分析处理过程中, 将反向电压分别设置为开路、短路、5 V以及25 V4种状态, 分析比较了不同电压值下激光器输出功率的变化规律。实验结果显示: 粒子自由迁移时间从16 ns降低到1 ns, 表明输出功率在同等标准下得以显著提高, 进而改善了气体浓度测量的稳定性。