[发明专利]一种频域腔衰荡光谱探测装置及方法

摘要

本发明一种频域腔衰荡光谱探测装置及方法。包括光源、光路系统和数据处理系统；光路系统包括依次连接的导入光纤准直器、第一反射镜、第二反射镜、导出光纤准直器；数据处理系统包括依次连接的导出光纤、光电探测电路、数据处理电路；用于发射光波信号的光源通过导入光纤将光波信号导入导入光纤准直器。本发明提供了一种利用低速波长调制实现了高频的谐波探测、自动消除多种缓变干扰、自动消除谐振腔精细度下降造成的干扰的频域腔衰荡光谱探测装置及方法。

主权项

一种频域腔衰荡光谱探测方法，其特征在于：步骤包括：1】光源发出光波信号导入光路系统；1.1]光源发出光波信号经过导入光纤，到达导入光纤准直器；1.2]光波信号通过导入光纤准直器进入光路系统；2】光波信号在光路系统中反射；2.1]光波信号通过导入光纤准直器射出，穿过第一反射镜，再穿过待测样品并且被待测样品吸收，到达第二反射镜；2.2]第二反射镜输出一部分光波，同时将大部分光波反射，被第二反射镜反射的光波穿过待测样品并被吸收，到达第一反射镜；第一反射镜泄漏掉一部分光波，将大部分光波反射穿过待测样品，到达第二反射镜；2.3]多次重复步骤2.1]、步骤2.2]，最后穿过第二反射镜的输出信号是经过多次反射互相干涉叠加的光波信号；3】光波信号通过光路系统进入数据处理系统；3.1]光波信号再经过导出光纤准直器、导出光纤到达光电探测电路，被转变为电信号；3.2]电信号通过数据处理电路做傅里叶变换得到电信号频谱；4】将频谱中各次谐波信号的顶端连接起来得到一条曲线；通过以下公式(1)、(2)可以得到曲线：a(f)∝exp[-fτf]---(1)]]>所述a(f)是信号频谱的包络线随信号频率的变化；所述τf是频谱的衰减常数；所述f是信号的频率；τf=LC(αL-lnR)2v·---(2)]]>所述L是谐振腔内的光程；所述α是腔内待测样品的光谱吸收值；所述R是谐振腔端面反射镜的功率反射率；所述是光波的频率扫描速率，即单位时间变化的光频率；所述C是光速；5】得到待测样品的光谱吸收值；通过公式(3)可以从衰减常数τf中反演出待测物质的光谱吸收α；公式(3)如下：α=1L[2Lv·Cτf+lnR]---(3)]]>所述C是光速；所述L是谐振腔内的光程；所述R是谐振腔端面反射镜的功率反射率；所述是光波的频率扫描速率，即单位时间变化的光频率；所述α是腔内待测样品的光谱吸收值。