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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）- 通过将中红外超连续谱光上转换至近红外实现宽带多物种痕量气体检测
摘要： 近期紧凑、稳定且宽带的中红外超连续谱（SC）光源的进展，为计量学、传感和通信领域提供了极具吸引力的科研与工业应用[1]。这类SC光源在所谓分子指纹区的全谱段覆盖是其主要优势，为短时高效多组分痕量气体检测开辟了新途径。目前缺乏灵敏、低成本且无需制冷的MIR光电探测器，替代方案是通过非线性转换将中红外光上转换至近红外波段，从而利用高灵敏度且经济实用的CCD探测器优势[2]。本文报道了一种结合中红外SC光源、多通吸收池及基于上转换光谱仪的多组分痕量气体传感器研发成果。定制化SC光源（NKT Photonics）总功率450 mW，覆盖1.5-4.5 μm光谱窗口；像散型Herriott多通池（AMAC-76，Aerodyne Research）提供76米有效光程以提升检测灵敏度?；谏献坏墓馄滓牵∟LIR）细节已近期发表[3]。需说明当前上转换系统中，1064 nm腔内激光通过808 nm而非880 nm泵浦Nd:YVO4增益介质产生。为增强单组分检测的长期稳定性，采用非吸收参考光路平衡SC光源强度以最小化幅值漂移。如图1(a)所示，在氮气基质中获得了乙烷与乙醛混合物（ppm级）等多组分宽带吸收光谱，通过非负最小二乘全局拟合方法提取各子组分浓度。为验证系统对不同气体浓度的线性响应，在900 mbar压力下测量60秒不同混合比吸收谱，图1(b)展示了乙烷测量值与计算值吻合的线性拟合结果。该传感器能在600 cm-1以上宽谱范围（~5 cm-1光谱分辨率）检测亚ppmv级气体浓度（如约300 ppbv乙烷）。目前正通过在上转换系统中使用啁啾晶体扩展更宽光谱范围并进行后续实验，更多细节及实验进展结果将在会议呈现。
关键词： 多物种、中红外超连续谱、上转换、宽带、痕量气体检测
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于As2Se3的空芯光纤中展宽的宽带中红外超连续谱生成
摘要： 采用基于As2Se3的具有正常平坦色散特性的多孔光纤(HF)，分析了平坦且宽带的近红外超连续谱生成。通过求解广义非线性薛定谔方程，在不同参数下对超短脉冲在HF中的传输进行了数值模拟。模拟结果表明：当向6毫米长的HF中注入脉宽50飞秒、峰值功率4.25千瓦、中心波长4375纳米的脉冲时，成功产生了3分贝平坦度下的宽带超连续谱。该超连续谱覆盖3866至5958纳米波段，是此类短光纤中报道的最大平坦带宽。
关键词： 多孔光纤，中红外超连续谱，正常平坦色散
更新于2025-09-09 09:28:46