我國(guó)發(fā)展高分辨率激光外差光譜技術(shù) 可用于溫室氣體檢測(cè)
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】近期，中科院合肥研究院安光所科研團(tuán)隊(duì)在激光外差光譜技術(shù)研究中取得新進(jìn)展，提高了高分辨率激光外差光譜儀的性能。相關(guān)研究發(fā)表在期刊《光學(xué)通信》(Optics Letters)上。
激光外差光譜技術(shù)是近年來(lái)迅速發(fā)展的一種高光譜分辨率和靈敏度的被動(dòng)式遙感探測(cè)技術(shù)。激光外差是一種基于相干探測(cè)原理的光譜測(cè)量技術(shù)，其原理為利用單色激光與寬帶光信號(hào)混頻， 將與激光頻率接近的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)移至RF范圍進(jìn)行處理，可得到高分辨率的光譜信息。
以激光外差光譜技術(shù)為核心研制的激光外差光譜儀因具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于諸多研究領(lǐng)域，如地面風(fēng)場(chǎng)探測(cè)、大氣透過(guò)率測(cè)量等。在測(cè)量氣體分子的吸收光譜方面，激光外差光譜儀靈敏度高，分辨率也高，可滿足大部分氣體高分辨率吸收譜線的測(cè)量要求，因此已經(jīng)逐漸發(fā)展成為與地基傅里葉變換光譜儀互補(bǔ)的溫室氣體柱濃度與廓線測(cè)量工具。
然而在測(cè)量體廓線時(shí)，由于激光外差光譜技術(shù)受限于光學(xué)天線理論，無(wú)法通過(guò)增加光學(xué)接收口徑的方法提高外差信號(hào)信噪比，因此測(cè)量精度受到限制。為解決這一問(wèn)題，安光所科研團(tuán)隊(duì)基于半導(dǎo)體光放大技術(shù)提出了微弱太陽(yáng)光放大方法，可以突破光學(xué)天線理論的限制，提高外差信號(hào)信噪比，從而加強(qiáng)激光外差光譜儀的檢測(cè)性能。
研究團(tuán)隊(duì)用大氣中二氧化碳柱吸收的高光譜分辨率測(cè)量來(lái)驗(yàn)證該技術(shù)和所開(kāi)發(fā)儀器的性能。研究結(jié)果表明，與傳統(tǒng)高分辨率激光外差光譜儀相比，基于半導(dǎo)體光放大的高分辨率激光外差光譜儀弱光信號(hào)探測(cè)靈敏度提高了9倍，大氣中二氧化碳的測(cè)量精度提高了7.7倍。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，在大氣溫室氣體傳感等應(yīng)用中，這一新設(shè)備具有巨大的應(yīng)用潛力。
在“雙碳”目標(biāo)下，溫室氣體排放的監(jiān)測(cè)越來(lái)越重要，無(wú)論是碳排放監(jiān)管還是碳交易市場(chǎng)的運(yùn)行，都是以監(jiān)測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)。這項(xiàng)研究為溫室氣體監(jiān)測(cè)提供了新技術(shù)，值得進(jìn)一步發(fā)展并應(yīng)用到實(shí)際監(jiān)測(cè)中。
(資料來(lái)源：中科院合肥研究院安光所)
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