利用腔衰蕩系統探測C2H2在1520nm處的吸收峰 - 筱曉光子AOL實驗室⑧
在上一期,我們成功測量了10ppm的CH4氣體在1653.7nm的吸收峰,但是用空腔衰蕩時間5.864us,計算得到1550nm的高反鏡在1653.7nm只有99.97%的反射率,不足以體現這個系統的性能。所以,我們更換了一個1520nm的C2H2吸收峰去探測。下圖為探測C2H2衰蕩信號時的實拍圖。系統結構和上期測CH4氣體相同,只是更換了1550nm的AOM,同時嘗試用自制的激光器驅動替代Thorlabs的ITC4005驅動。
首先,我們在HITRAN數據庫中比對C2H2和H2O的吸收峰,尋找一個幾乎不受水峰干擾乙炔吸收峰。盡管水峰在這個波長范圍的吸收系數比乙炔少了好幾個數量級,但是在腔衰蕩系統中都測到了很強的吸收峰,困擾了我們很多天,最后才排查出是水峰的影響。最后,選擇了6578.56 cm-1(1520nm)作為測試點,這也是局限于我們的DFB激光器的波長調諧范圍,無法調到左邊那個更好的吸收峰。
同時對上一期的腔衰蕩系統結構示意圖做出更正: 腔兩端的兩個通氣口是用于氣體進出,中間的端口是用于連接溫度傳感器或壓力傳感器的,而非排氣口,更正完的示意圖如下。
通入足量C2H2后,我們先TDLAS的方法確定了該吸收峰的大致位置,此時激光器的溫度調節為36.5℃,電流掃描范圍為36mA~48mA。然后以1mA為測量間隔,分別測量該電流區間內的腔衰蕩時間,得到吸收曲線如下圖所示,吸收點的衰蕩時間為9.8us。
開腔靜置兩天后,在吸收點的位置再測一次衰蕩時間,得到的結果為27.78us,計算得到腔鏡反射率為99.994%,如下:
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