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4.4μm中红外激光外差光谱探测技术研究被引量：16: 2015年; 在国内首次报道以窄线宽的4.4μm外腔量子级联激光（QCL）作为本地振荡光源,黑体作为辐射光源的激光外差光谱实验装置的建立和测量工作。激光外差光谱是一种高灵敏度的光谱探测技术,并可以用于发展一种小型的光谱探测系统,进行地基或星载的地球大气或天文观测。介绍了激光外差的基本理论、装置的建立和实验测量工作。此激光外差光谱实验装置采用4.4μm外腔量子级联激光,出光功率高达180mW,在4.38-4.52μm间连续可调,具有很宽的光谱调谐范围,能实现CO2,CO和N2O等大气重要分子的同时测量。通过开展不同压力下CO2气体的激光外差光谱测量,对激光外差光谱实验装置的性能进行了评估。目前该激光外差系统的信噪比达到86,低于散粒噪声极限条件的理论计算值287,系统的光谱分辨率约为0.007 8cm-1,能满足较窄线宽条件下的高分辨率激光外差光谱的测量。分析结果表明,中红外激光外差光谱系统具有很高的瞬态信噪比及光谱分辨率,在高精度测量大气温室气体的柱浓度和温室气体垂直廓线分布方面具有广阔的应用前景。; 谈图曹振松王贵师汪磊刘锟黄印博陈卫东高晓明; 关键词：激光外差

水气含量对基于QEPAS甲烷气体探测性能的影响被引量：9: 2012年; 由于气体的湿度对分子振动弛豫有着较大的影响,利用石英音叉增强型光声光谱(QEPAS)技术作为甲烷气体传感,在实际应用中,空气的水气浓度变化将会使光声测量气体浓度的信号强度发生变化。实验中采用鼓泡法结合湿度计来改变探测气体中的湿度,测量了常压下1.653μm波长处甲烷的二次谐波信号,系统地研究了探测气体中水气浓度的变化对石英音叉Q值、共振频率f0等参数的影响。实验结果表明,水气对基于QEPAS技术甲烷气体传感器的实际应用有着很大的影响,主要表现在甲烷分子振动弛豫和探测系统性能两个方面。当实际大气中绝对湿度为2.34%时,获得的系统最小可探测质量浓度为0.57mg/m3。; 孙善文易红明王贵师汪磊谈图刘锟高晓明; 关键词：光谱学波长调制

T型光声池低温性能的研究与应用: 2013年; 通过对T型光声池内模式分布、温度分布以及边界条件的分析,建立了共振频率与温度关系的数学模型。分析了品质因子温度的关系及其影响因素。在-100～0℃范围内对光声池的温度稳定性、共振频率、系统灵敏度进行了测量和分析,结果表明,共振频率随温度的降低而减小,系统的灵敏度受温度影响较小。在-100～0℃范围内对不同浓度CO2探测的最小浓度范围为3.2～5.2mg.m-3,说明该系统可用于痕量气体探测;克服了麦克风低温下灵敏度降低的问题,为低温下进行痕量气体探测提供了一种新的研究方法。; 牛明生刘强王贵师袁怿谦黄伟张为俊高晓明

基于数字反馈控制的Nd:YAG激光器频率稳定技术被引量：6: 2012年; 频率稳定的激光器在精密计量、高分辨率光谱等许多领域具有重要的应用。使用KTP晶体将Nd:YAG激光器输出的激光(1064nm)倍频到532nm,采用波长调制吸收光谱技术获得吸收峰的一次谐波信号作为鉴频信号,并基于数字比例-积分-微分(PID)反馈控制技术,把倍频后的频率稳定在碘分子B-X态(32-0)带的R(56)吸收峰上,在1h的连续测量时间内,频率漂移幅度小于2MHz,远小于多普勒受限的光谱线宽,频率稳定度达到了10-9量级,整套系统可以实现长时间连续工作。使用的数字PID稳频方案,可以有效抑制激光的长期频率漂移,具有方案简单、易于实现的优点,同时显著降低了较大幅度随机噪声对系统稳定性的影响。; 贺志刚邓伦华王贵师汪磊高晓明; 关键词：激光光学频率稳定 ND:YAG激光器

基于SOPC的CCD光谱数据采集系统设计被引量：1: 2013年; 在数据采集系统中,往往采用单片机或者DSP进行控制,而在高精度线阵CCD的应用中,对像元输出信号进行快速采样、存储是很重要的一部分内容。针对这些问题,提出了基于SOPC的光谱数据采集系统的设计方案。该系统建立在Altera公司CycloneⅢ系列FPGA(EP3C10E144C8N)上,实现了CCD驱动电路和A/D采样控制电路,并选用USB接口芯片CY7C68013来共同完成数据的高速传输。实验结果表明,该系统集成度高、性价比高且能在短时间内实现,使用的新技术给光谱仪器设计领域带来新的亮点。; 万琳谈图汪磊高晓明; 关键词：SOPC FPGA 数据采集 CY7C68013

Low temperature laser absorption spectra of methane in the near-infrared at 1.65 μm for lower state energy determination: 2012年; Direct absorption spectra of the 2v3 band of methane （CH4） from 6038 to 6050 cm 1 were studied at different low temperatures using a newly developed cryogenic cell in combination with a distributed feedback （DFB） diode laser. The cryogenic cell can operate at any stabilized temperature ranging from room temperature down to 100 K with temperature fluctuation less than =t=1 K within 1 hour. In the present work, the CH4 spectra in the range of 6038-6050 cm-1 were recorded at 296, 266, 248, 223, 198, and 176 K. The lower state energy Ett and the rotational assignment of the angular momentum J were determined by a ＂2-low-temperature spectra method＂ using the spectra recorded at 198 and 176 K. The results were compared with the data from the GOSAT and the recently reported results from Campargue and co-workers using two spectra measured at room temperature and 81 K. We demonstrated that the use of a 2-low-temperature spectra method permits one to complete the Ett and J values missed in the previous studies.; Gao WeiChen Wei-DongZhang Wei-JunYuan Yi-QianGao Xiao-Ming; 关键词：METHANE

基于FPGA和以太网数据采集系统的设计及实现被引量：1: 2014年; 为了满足网络传输、可触发控制和多路信号采集的需求,设计和实现了基于FPGA和以太网接口的数据采集系统,其中以FPGA为核心,实现了AD驱动、触发控制、串并转换、FIFO缓冲和MAC配置。实验结果表明系统设计合理,可以达到预期功能,这对同类数据采集系统有一定的参考价值。; 李凛威梅教旭汪磊谈图高晓明; 关键词：数据采集触发控制以太网

2μm附近CO2谱线参数测量及应用被引量：6: 2014年; 吸收光谱技术用于痕量气体浓度监测,特别是在气体分子稳定同位素丰度探测中,吸收谱线参数的准确性非常重要,目前普遍使用的HITRAN数据库中给出的各项参数具有一定的不确定性。为利用2.0μm激光波段进行CO2浓度及其同位素丰度探测,需要对该波段的CO2吸收谱线参数进行校准,采用窄线宽分布反馈式二极管激光器作为光源,结合自行搭建的谱线参数测量系统,采集了2.0μm波段10条CO2吸收谱线,获得了各谱线的位置、强度、自加宽系数和N2加宽系数,并与HITRAN2012数据库中相应的数据进行对比发现两者之间吻合较好,CO2谱线强度和自加宽系数相对偏差均小于2%。实测实验室大气的CO2浓度为440ppm,13 CO2的丰度值δ为-9‰。测量结果为该波段应用于CO2浓度及13 CO2同位素丰度的实时在线探测提供了重要参考依据。; 孙明国马宏亮曹振松刘强王贵师陈卫东高晓明; 关键词：激光吸收光谱同位素丰度

基于二次谐波特性的DFB激光器稳频新方法研究被引量：5: 2019年; 窄线宽稳频激光器在工业生产控制中具有广泛的应用,但自由运转的半导体激光器的频率漂移限制了激光器的使用。为稳定半导体激光器的频率,提出了一种基于二次谐波吸收特性来实现窄线宽二极管激光器的稳频新方法,利用1.396μm的DFB二极管激光器测量水汽的二次谐波信号来实现激光的稳频,实验结果表明在100h内激光器输出波长漂移有效的抑制在±0.16pm范围内,激光稳频后,其吸收峰的位置不随环境温度的变化而漂移。该方法具有简单、可靠等优点,对二极管激光频率的稳定具有广阔的应用前景。; 梅教旭汪磊谈图刘锟王贵师高晓明; 关键词：激光光学稳频二次谐波分布反馈激光器

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国家自然科学基金(41175036)

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