光声光谱是一种新颖的气体探测技术, 光声光谱检测是一种间接的吸收光谱技术, 通过探测声波信号进行气体浓度反演, 具有结构简单、 响应速度快、 系统体积小等优点, 是目前正在发展一种可广泛使用的高灵敏度痕量气体传感手段之一, 在检测毒害气体、 爆炸物及化学毒剂模拟剂领域正在成为研究的热点之一。 重点介绍了光声光谱技术在化学毒剂模拟剂和有毒有害气体的快速检测方面的研究工作。 光声光谱法使用了不同的激光系统, 当激光发射的范围为中红外波段, 在这些波段范围内化学毒剂会有特征吸收峰, 因此也可适用于检测化学毒剂。 介绍了国外光声光谱法检测化学毒剂及模拟剂的相关方法, 介绍了方法中光路构成、 激光光源等方法信息, 以及新建气体吸收池的结构特点。 分析了不同化学毒剂及模拟剂光声光谱检测的特征吸收波长范围等内容。 除了传统的在气体吸收池中检测化学毒剂外, 近年来不断发展了在几厘米到几十米距离范围内的光声光谱开放光路遥测探测毒害气体的方法和系统。 对光声光谱技术在氨气、 硫化氢、 HF、 二氧化硫等有毒有害气体检测领域的方法进行了报道。 分析了相关的光源及方法、 声波换能元件、 化学毒剂模拟剂的特征光谱、 检测性能等方面的工作。 报道了国外短距离遥测光声光谱样机, 对光声光谱短距离谱遥测技术等潜在的发展进行了评述。

快速准确识别不明危险液体在公共安全领域需求明显。 拉曼光谱技术因具有快速、 灵敏、 可非接触式检测等优点, 成为近年来此领域的研究热点。 以沙林、 梭曼、 塔崩、 维埃克斯、 芥子气等化学毒剂, 磷酸三甲酯、 磷酸三乙酯、 磷酸三丁酯、 甲基膦酸二甲酯、 甲基膦酸二异丙酯等化学毒剂模拟剂, 亚磷酸二甲酯、 亚磷酸三甲酯、 亚磷酸三乙酯、 甲基膦酰氯乙酯、 甲基膦酰二氯、 甲基膦酰二氟、 氯沙林、 二乙胺基磷酰氯、 2-二乙胺基乙硫醇、 硫二甘醇、 异丙醇、 频呐基醇、 甲基膦酸、 甲基膦酸异丙酯、 甲基膦酸频呐基酯等化学毒剂前体、 中间产物、 水解产物以及有毒工业化学品如邻二甲苯、 间二甲苯、 苯甲醚、 氯代苯、 乙酸乙酯、 乙酸乙烯酯、 乙酸苄酯、 甲醇、 乙醇、 乙腈、 丙酮、 1,1,1-三氯乙烷、 正己烷、 正丁醇、 四氯化碳等和汽油、 水等42种危险液体和常见溶剂为研究对象, 使用配备785 nm激光器的便携式拉曼光谱仪, 针对上述化合物建立了拉曼光谱检测方法, 获得了高信噪比的散射光谱数据, 对谱图特征进行了分析。 采用线性判别分析（LDA）、 二次判别分析（QDA）、 k近邻（kNN）、 朴素贝叶斯（NB）模型、 分类决策树（CT）、 支持向量机（SVM）6种模式识别算法对上述拉曼光谱数据进行识别归类。 研究结果表明, 支持向量机、 线性判别分析模型具有100%的识别准确率, 考虑到实际使用过程中非标准谱图、 仪器条件以及外界环境改变等因素会对支持向量机识别结果产生影响, 将线性判别分析模型确定为危险液体的快速识别方法。 全部测试过程在1~2 min内即可完成且不损耗样品, 成功实现水和危险品汽油与其他有毒液体的区分。 该研究揭示了具有指纹谱特征的拉曼光谱结合模式识别算法可用于化合物的快速筛查, 为及时发现通关夹带, 保证物流安全以及化学恐怖事件应急处置等提供了技术支撑。

为了实现对甲烷体积分数场的2维分布重建, 基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)检测技术, 以甲烷为目标气体, 采用直接吸收的测量方式, 探测了甲烷氮气混合气的吸收光谱信号, 通过代数重建算法对甲烷体积分数进行了模拟重建和实验研究, 模拟重建采用了6×6共36个方格的正方形重建区域, 假定一个方形区域内具有空穴的体积分数分布, 模拟24条光束从4个方向穿过重建区域, 获取了模拟光线下的投影值。结果表明, 经过重复实验统计均方根误差在2.58%, 对模拟投影信号加入不同信噪比(5%, 10%, 20%)的高斯白噪声之后再进行重建, 均方根误差分别在4.17%~9.30%之间; 实验研究采取面源泄露式扩散方式, 并通过在中心附近放置石英柱的方式人为制造体积分数空穴, 形成非均匀体积分数场, 通过对放置障碍物前后的重建结果对比, 能够看到在空穴位置有明显的体积分数下降。TDLAS技术与计算机断层重建技术在气体体积分数场的局部分布检测上有可行性, 具备作为有毒有害气体云团体积分数分布检测手段的潜力。

用方波电源驱动808 nm激光二极管(LD)激发Er3+掺杂的亚碲酸盐氟氧化物玻璃, 测量4F9/2能级上转换发光的上升和衰减, 根据上升的时间常数确定中间能级的寿命, 从而确定4F9/2能级粒子数积累的过程。 通过建立速率方程模型分析4F9/2能级的上升和衰减特性与中间能级的关系, 确定808 nm LD激发下上转换红光的激发机理, 同时提供了一种通过上转换发光, 用光电倍增管测量红外能级寿命的方法。

用溶胶-凝胶自燃烧法和高温固相法分别制备了纳米和体相SrAl2O4∶Eu,Dy长余辉磷光体。用X射线衍射对晶体结构进行了表征,用Keithley2410对材料在有无光照条件下的电流灢电压特性进行了分析,同时还测量了样品的真空紫外激发光谱。光照使材料的电流增强,说明至少有部分电子经光照后被激发到导带;纳米材料真空紫外激发光谱发生蓝移,说明纳米材料的禁带宽度要大于体材料的禁带宽度,相同电压下纳米材料的电流小于体材料的电流。

研究了在低温条件下,利用功率为2 W的激光二极管(LD)抽运液氮制冷Tm(6%),Ho(0.5%):YLF激光器,产生波长为2.05 μm的线偏振连续激光输出,最大功率350 mW,光-光转换效率为20%.

对激光二极管端面抽运(Tm,Ho):YLF固体激光器的激光特性进行了研究.根据激光二极管抽运准三能级系统的特性,详尽地分析了能量在Tm3+离子和Ho3+离子之间的传递过程,给出了(Tm,Ho):YLF激光器准三能级的速率方程,对上转换及激光下能级粒子再吸收对激光二极管抽运(Tm,Ho):YLF激光器运转的影响进行了理论分析,得出了(Tm,Ho):YLF激光器的阈值抽运功率和斜率效率的解析表达式.同时对(Tm,Ho):YLF微片激光器的激光特性进行了实验研究,当保持晶体温度为19 ℃时,阈值抽运功率为425 mW,斜率效率为22.5%,最大光-光转换效率为17.4%,并且在将晶体保持在四个不同的温度下,给出了激光输出功率随抽运功率变化的实验结果.将理论与实验结果进行比较,发现吻合得比较好.

从理论上分析了准三能级(Tm,Ho):YLF晶体的增益与温度关系,晶体温度的降低和长度的缩短有利于减小重吸收损耗对激光器运行性能的影响.在室温条件下,用2.7 W波长为792 nm激光二极管端面抽运Tm(原子数分数0.06),Ho(原子数分数0.004):YLF微片激光器,阈值抽运功率为450 W,当入射到晶体内的激光二极管功率为1.88 W时,2 μm激光最大输出功率为328 mW,斜率效率为22.5%,光-光转换效率达17.4%.为达到激光最佳运行条件,还探讨了激光二极管波长,抽运光偏振方向以及晶体温度对Tm,Ho激光器性能的影响.