基于室温脉冲工作量子级联激光器的脉间光谱
Inter-pulse spectroscopy based on room-temperature pulsed quantum-cascade laser
摘 要
量子级联(QC)激光器是唯一能在室温产生中红外辐射的半导体激光器。它的宽调谐范围、高输出功率和单模工作的特性,使得它非常适用于高分辨率光谱分析。结合中红外光谱区是气体分子的基频强吸收特性,基于室温脉冲工作的量子级联激光器的吸收光谱检测技术以其灵敏度高、选择性强及响应快速等特点,成为痕量气体探测的有效方法。介绍了基于分布式量子级联激光器的脉间光谱技术,通过分析比较不同工作参数下的激光光谱信号,寻求最佳的激光器工作参数,并且在选定的工作参数下对目标气体的吸收谱线进行测量,得到了中心在2178.2cm-1附近的N2O的吸收谱线。 标 签
量子级联激光器 脉间光谱技术 N2O quantum-cascade lasers inter-pulse spectroscopy N2O
Abstract
Quantum cascade (QC) laser is the only semiconductor laser which can produce mid-infrared radiation in the room temperature. This kind of laser enjoys wide range of tuning, large output power and single mode operation. All these merits make it appropriate for the high resolution spectrum analysis. The absorption spectrum monitoring technology based on the QC laser pulsed operating in the room temperature, combining with the strong absorption of the gas molecule in the basic frequency, has become an effective way to monitor the trace gas with the characteristic of high sensitivity, good selectivity and fast response. The inter-pulse spectroscopy based on a room-temperature distributed-feedback pulsed QC laser is introduced. The laser spectrum under different working parameters is compared and analyzed, with the aim of finding out the optimistic working parameters of laser. The N2O absorption spectrum centered at 2178.2cm-1 is obtained.
中图分类号
O433.1
所属栏目
基金项目
中科院知识创新重要方向性项目(KJCX2-SW-W27);国家自然科学基金重点项目 (50534050) 资助课题
收稿日期
2009-6-16
修改稿日期
2009-10-28
 作者单位查看王敏: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, 合肥 230031 张玉钧: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, 合肥 230031 汤媛媛: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, 合肥 230031 阚瑞峰: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, 合肥 230031 陈臻懿: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, 合肥 230031 刘建国: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, 合肥 230031 刘文清: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, 合肥 230031
  作者简介王敏(1979-),女,安徽光学精密机械研究所博士研究生,从事可调谐二极管激光吸收光谱法检测大气痕量气体的研究。
引用该论文
WANG Min,ZHANG Yu-jun,TANG Yuan-yuan,KAN Rui-feng,CHEN Zhen-yi,LIU Jian-guo,LIU Wen-qing. Inter-pulse spectroscopy based on room-temperature pulsed quantum-cascade laser[J]. Optical Technique, 2010, 36(3): 323~327 (in chinese) 王敏,张玉钧,汤媛媛,阚瑞峰,陈臻懿,刘建国,刘文清. 基于室温脉冲工作量子级联激光器的脉间光谱[J]. 光学技术, 2010, 36(3): 323~327
参考文献 【1】Durry G,Megie G.Atmospheric CH4 and H2O monitoring with near-infrared InGaAs laser diodes by the SDLA, a balloonborne spectrometer for tropospheric and stratospheric in situ measurements[J]. Appl. Opt., 1999, 38(36): 7342-7354. 【2】Tittel F K, Richter D, Fried A. Mid-infrared applications in spectroscopy[J]. Top.Appl.Phys.,2003,89: 445-516. 【3】Taslakov M, Simeonov V, van den Bergh H. Open path atmospheric spectroscopy using room temperature operated pulsed quantum cascade laser[J]. Spectrochimica Acta Part A ,2006,63:1002-1008. 【4】Stéphane Blaser. High power and single frequency quantum cascade lasers for chemical sensing[DB/OL].http ://www.alpeslasers.ch/Conference-papers/QCL workshop 03.pdf,2005. 【5】Namjou K, Cai S, Whittaker E A, et al. Sensitive absorption spectroscopy with a room-temperature distributed-feedback quantum-cascade laser[J].Opt. Lett., 1998,23:219-221. 【6】Nelson D D, McManus B, et al. High precision measurements of atmospheric nitrous oxide and methane using thermoelectrically cooled mid-infrared quantum cascade lasers and detectors[J]. Spectrochimica Acta Part A, 2004 (60): 3325-3335. 【7】McCulloch M T, Normand E L, Langford N, et al. Highly sensitive detection of trace gases using the time-resolved frequency down-chirp from pulsed quantum-cascade lasers[J]. J. Opt. Soc. Am. B, 20( 8), 2003. 【8】Nelson D D, Shorter J H, McManus J B. Sub part-per-billion detection of nitric oxide in air using a thermoelectrically cooled mid-infrared quantum cascade laser spectrometer[J]. J. Appl. Phys. B, 2002,75:343-350.
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