1 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，安徽合肥23003
2 中国科学技术大学，安徽合肥3006
针对温室气体CH4的高灵敏探测需求，提出了高精细度光学反馈腔衰荡光谱技术，研究了光学反馈对腔模信号的影响、系统的灵敏度以及光谱扫描法。在精细度大于100 000的V型谐振腔上实现了光学反馈腔衰荡光谱技术，对比了有/无光反馈时腔模信号的差别，验证了光反馈效应可以提高激光到腔的耦合效率。发展了固定腔长的光反馈检测技术，将腔的自由光谱范围FSR用作光谱相对频率标尺，基于HITRAN数据库中两条吸收谱线的绝对波长和测量到的相对位置进行对比分析，得到腔的FSR为0.004 2 cm-1。然后，运用allan方差分析了系统的检测能力，测得系统的噪声等效吸收系数为1.1×10-10 cm-1 Hz-1/2，当积分时间为4.7 s时，系统灵敏度为8×10-11 cm-1。最后，提出了连续电压扫描的激光器频率控制扫描方法，用1.5×10-6的标气对该方法进行了验证，得到测量精度为6.8×10-9。该方法在仪器工程化方面极具潜力。
激光光谱 光学反馈 腔衰荡光谱 CH4高灵敏探测 laser spectroscopy optical feedback cavity ringdown spectroscopy CH4 highly sensitive detection 光学 精密工程
2022, 30(19): 2305
重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室, 重庆400044
乙烷是电力变压器油中溶解的主要故障特征气体之一, 其高精度、 高灵敏度检测是进行油中溶解气体分析的关键。 基于光反馈原理及腔增强吸收光谱技术, 结合量子级联激光器, 建立了一套变压器油中溶解乙烷气体检测系统。 基于腔内单腔模对称理论, 通过LabVIEW编程来实现反馈光与腔谐振的相位匹配。 研究并实现了光学反馈效应(激光将在延迟一定的时间后, 返回激光腔并锁定腔模式共振频率)、 偶数和奇数模式效应(交替出现强度较大和较小的腔模式)、 激光器阈值电流降低效应(约1.2 mA)。 利用腔衰荡光谱检测技术测得的系统有效反射率、 腔品质因素分别为99.978%和7138.4, 系统光谱分辨率达到0.005 2 cm-1。 标准大气压、 温度20 ℃下, 1 s的积分时间内, 对乙烷PQ3吸收线进行检测, 系统检测准确率及检测极限分别达到95.72%±0.17%和(1.97±0.06)×10-3 μL·L-1, 满足了变压器油中溶解乙烷气体检测的需要。
腔增强吸收光谱技术 光学反馈 乙烷 溶解气体分析 Cavity-enhanced absorption spectroscopy Optical feedback Ethane Dissolved gas analysis 光谱学与光谱分析
2015, 35(10): 2792
1 重庆大学 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆 400044
2 国网重庆市电力公司电力科学研究院，重庆 401123
论文基于光反馈原理及V型增强腔技术，结合量子串级激光器，搭建了CO吸收光谱检测系统.研究并实现了光反馈效应（反馈相位自动可调）、偶数和奇数腔模式效应、激光器阈值电流降低效应.系统有效反射率达到99.979%，在物理长度为47 cm的光腔内实现了4.48 km有效吸收路径.通过自动调节V型腔长，使光谱分辨率从0.005 3 cm-1提高到0.001 1 cm-1.通过阿伦方差分析，确定了最高信噪比的积分时间为53 s.气体压强40 torr，温度20 °C时，系统对CO (R(6)吸收线) 检测准确度及检测极限分别达到(97.79±0.07)%和(0.49±0.04) ppb.也分析和证明了气体压强对CO的峰值吸收强度、检测准确度及检测极限的影响.
腔增强吸收光谱 光学反馈 一氧化碳 cavity-enhanced absorption spectroscopy optical feedback carbon monoxide 红外与毫米波学报
2015, 34(6): 0744
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Beam Control, Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
An optical feedback cavity ring-down technique (OF-CRD), in which the retro-reflection of the ring-down cavity (RDC) is re-injected into the oscillator cavity of a Fabry-Perot diode laser and causes the spectral fluctuation of the diode laser, is developed for ultra-high reflectivity measurement of optical mirrors. Due to the optical feedback-induced spectral fluctuation, the spectral line of the diode laser is occasionally in resonance with one or more RDC modes, resulting in an enhancement of the coupling efficiency of the laser power into the RDC and the occurrence of resonance peaks in the amplitude of the CRD output signal. These resonance peaks are employed in a CRD experimental setup for high reflectivity measurement of optical mirrors at 1064 nm. In the CRD setup, a pair of cavity mirrors, with reflectivities higher than 99.99%, is used. The reflectivity of both cavity mirrors is determined to be 99.99606% with an uncertainty of only 0.00003%. With a folded cavity configuration, the reflectivities of three mirrors with incident angles of 0, 22.5, and 45 degrees, are measured, and the results are 99.9459±0.0004%, 99.9755±0.0005%, and 99.9621±0.0006%, respectively.
光腔衰荡 高反射率 光学反馈 二极管激光器 310.6860 Thin films, optical properties 120.5700 Reflection 140.5960 Semiconductor lasers Chinese Optics Letters
2010, 8(s1): 94
1 南京师范大学物理科学与技术学院光电技术江苏省重点实验室,江苏,南京,210097
2 清华大学精密测试技术与仪器国家重点实验室,北京,100084
分析和讨论了激光反馈干涉现象,根据半导体激光器的反馈干涉理论,研究了反馈干涉模型及其信号的调制和解调方法,介绍了典型的传感应用.理论和实验表明,激光反馈干涉的理论不同于传统干涉,信号处理方法也有其特点.半导体激光器的光学反馈干涉系统具有结构简单、光路易准直、无需附加器件的特点,因而能够发展成小型、在线测量和过程控制的传感器,测量距离、位移和速度,在微机械、光学工程等领域具有应用前景.
光学反馈干涉 半导体激光器 传感应用
中国科学院安徽光学精密机械研究所激光光谱开放室, 合肥 230031
报道了平面镜和自泵浦相位共轭镜反馈He-Ne激光器的非稳特性,观测了反馈镜位置对激光光强起伏及波动频率的影响,即在半腔长的整数倍附近,激光光强具有较大的起伏和秒量级的准周期振荡,并对其产生机理进行了分析。
光学反馈 光强起伏 波动频率
