研究目的
开发一种便携式和远程传感解决方案，用于检测空气中的气体，特别关注一种广泛可调且强大的中红外紧凑型激光源，以供现场使用。
研究成果
该研究展示了一种基于宽调谐紧凑型光纤激光器/OPO光源的吸收光谱系统，在3.3微米波长下实现了低至1%的丙酮检测水平，证明了其在便携式和远程气体传感应用中的潜力。
研究不足
由于激光系统的占地面积和重量，检测单元的可携带性受到了限制。
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 用于气体检测的皮秒宽调谐中红外光源
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 用于气体检测的皮秒宽调谐中红外光源
DOI：10.1109/cleoe-eqec.2019.8872325
出版年份：2019
更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要：
便携式和远程传感解决方案用于检测空气中的气体性质需求很高。特别是例如，在风险场所或包括运输危险物质的车辆事故现场测量火灾烟雾或不受控制的排放[1]?；诠馄椎慕饩龇桨感枰桓隹淼餍城仪看蟮闹泻焱饨舸招图す庠?，可用于现场并扫描大量物质种类。在A Puiu等人之前的研究中[2]，作者描述了一个用于3.3 μm处丙酮检测的有趣系统。所使用的原理是基于3至3.45 μm可调谐中红外源的差分吸收（DIAL）。该光源基于由Nd:YAG激光泵浦的光学参量振荡器（OPO）。该激光器在20 Hz重复频率下提供3.4 mJ能量，脉冲持续时间为7 ns。通过基于气体腔室和中红外检测单元的直接吸收测量装置，作者证明了其系统能够检测1%至10%范围内的丙酮浓度，这是例如炸弹工厂附近预期的典型浓度水平。对于一个潜在可便携的系统来说，这样的结果确实令人印象深刻。然而，关于这一方面，主要是由于激光系统的占地面积和重量，检测单元的可便携性有些受限。因此，在我们的案例中，我们探索了一种基于光纤激光泵浦OPO的解决方案。开发的皮秒激光源具有短脉冲和窄线宽（0.4 cm-1）。该光纤激光器基于锁模振荡器[3]、安装在压电元件上的光纤布拉格光栅（FBG）用于波长调谐以及多个光纤放大器。OPO系统由比利时LASERSPEC公司提供，可实现2700至3500 nm的光谱范围。准备了一个典型的实验装置来表征该气体传感光源[4]。OPO激光束被分成两部分。一束发送到FTIR光谱仪，另一束发送到包含待研究气体的18厘米长气室（见图1）。展示了不同浓度下的丙酮检测（图2）。FTIR测量结果非常一致。总之，我们展示了使用基于宽调谐紧凑型光纤激光器/OPO光源的吸收光谱系统在3.3 μm（2970 cm-1）处检测丙酮的令人鼓舞的结果，检测水平低至1%。
作者：
Florent Défossez，Rapha?l Vallon，Bertrand Parvitte，Chems-Eddine Ouinten，Alexandre Gognau，Jean-Bernard Lecourt，Yves Hernandez，Virginie Zéninari
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