中国科学院合肥物质科学研究院, 安徽光学精密机械研究所；中国科学技术大学
[摘要]随着半导体激光器的发展, 可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术有了巨大的进步, 应用领域迅速扩大。已经有超过1000种TDLAS仪器应用于连续排放监测以及工业过程控制等领域, 每年全球出售的TDLAS气体检测仪器占据了红外气体传感检测仪器总数的5%~10%。运用TDLAS技术, 已经完成了几十种气体分子的高选择性、高灵敏度的连续在线测量, 实现了不同领域气体浓度、温度、流速、压力等参数的高精度探测, 为各领域的发展提供了重要的技术保障。本文综述了TDLAS技术气体检测的原理以及最近的应用研究进展, 主要从大气环境监测、工业过程监测、深海溶解气体探测、人体呼吸气体测量、流场诊断以及液态水测量六个应用领域进行介绍。
中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心；中国科学技术大学能源材料化学协同创新中心；Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Atomic and Molecular Physics Division
[摘要]分子吸收光谱数据, 包括谱线的位置、强度、压力位移系数及展宽系数等,是研究温室效应、大气环境监测以及星际气体探测等应用的基本参考。随着激光技术的飞速发展, 光腔衰荡光谱技术以其极高的探测灵敏度和测量精度, 被广泛应用于分子光谱测量。结合各种复杂精密光谱线型, 可以获得大量可靠的高精度光谱数据参数。这些结果被用于更新光谱数据库, 甚至是检验基本物理定律和常数。主要介绍光腔衰荡光谱测量方法, 特别是结合激光锁频技术的精密测量技术, 并以一氧化碳、氢分子泛频振转光谱测量为例, 介绍其在精密分子光谱参数测量中的应用。
中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省光电子器件与材料重点实验室；中国科学技术大学环境科学与光电技术学院
[摘要]腔增强吸收光谱技术具有实验装置相对简单、灵敏度高、环境适应性强等特点, 是高灵敏吸收光谱技术的重要组成部分。随着半导体材料和封装工艺的发展, 腔增强吸收光谱技术在光路结构、光源选择、以及与其他光谱技术的联合应用方面有了极大的改进和拓展, 在环境监测、医疗诊断、国防建设、工业生产等领域有广阔的应用前景。对腔增强吸收光谱技术的研究现状、发展趋势、应用领域等方面进行详细的论述, 从腔增强吸收光谱技术的基本物理原理出发, 基于不同的光源描述常见的实验配置, 其次对改进光路几何结构的系统性能进行相关分析研究,此外概述了腔增强光谱技术与其他技术的联用情况, 并总结了目前该技术在不同领域的应用, 最后对各装置的发展前景进行了展望。
山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室, 激光光谱研究所；山西大学极端光学协同创新中心
[摘要]主要回顾了近几年石英增强光声传感技术的最新研究进展, 展望了未来几年该技术的发展趋势。从石英增强光声传感技术的基本原理开始, 介绍了传统的石英增强光声传感器系统的搭建, 围绕如何降低系统噪声和进一步提高探测灵敏度展开论述。阐述了定制音叉式石英晶振的建模与设计, 详细讨论了如何使用定制的音叉探索新型光谱测声器配置, 使探测灵敏度提高两个数量级, 并介绍了利用这些定制音叉的泛频振动模式实现减小声音共振腔长度的目的和双气体探测功能。最后讨论了该技术的进一步发展方向。
中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室
[摘要]可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术作为一种先进的光谱检测手段已经被广泛应用于燃烧流场和风洞环境的过程诊断中, 它可以实现流场温度、组分浓度、气流速度等多参数的在线精确测量。介绍了TDLAS技术的基本原理及其在流场参数测量领域的发展历程, 总结了近几年来在超燃冲压发动机、航空涡轮发动机以及超声速风洞等流场参数测量方面所开展的TDLAS应用实例, 着重介绍了在实验室和外场环境中就流速的高精度测量、燃烧场温度和组分的连续监测、场分布的准确反演所做的研究工作。同时概述了激光吸收光谱流场诊断技术的发展水平、目前已经取得的最新研究进展以及还存在的相关问题, 最后展望了TDLAS技术在流场诊断领域的应用前景和未来的发展趋势。
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室
[摘要]带间级联激光器(ICL)是近年来发展起来的高性能中红外光源, 覆盖中红外3~6 μm谱段。其具有电光效率高、阈值电流低、可室温连续工作等优点, 是痕量气体检测领域最具吸引力的半导体激光器之一。分析了中红外指纹吸收光谱的特征, 简述了带间级联激光器的发展、工作原理和特性, 综述了基于中红外宽带吸收光谱的高灵敏、特异性检测技术的发展, 并对今后发展做了讨论和展望。
山西大学激光光谱研究所,量子光学与光量子器件国家重点实验室；山西大学极端光学协同创新中心；Department of Physics, Umea University
[摘要]噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术(NICE-OHMS)结合了频率调制光谱和腔增强吸收光谱两种技术,是目前探测灵敏度最高的激光吸收光谱技术。首先介绍NICE-OHMS技术的基本原理和实现过程,然后概括其发展现状,重点介绍各个课题组采用的激光源、腔的精细度等关键参数,及其对探测灵敏度的影响,最后提出限制NICE-OHMS技术探测灵敏度的主要因素及其解决方案。
香港中文大学机械与自动化工程学系;山东大学信息科学与工程学院
[摘要]光声光谱（PAS）技术是痕量气体传感领域内十分重要的探测技术, 科研人员正致力于提升光声光谱气体传感技术的性能, 以满足不同的应用需求, 其中通过增强激发光功率来提升探测灵敏度是当前行业内的研究热点, 并已取得了许多突破性进展。介绍了这一重要领域的研究现状, 总结了各类技术手段的工作原理、技术特点以及最新研究成果, 并对其发展趋势进行了分析。
