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激光外差光谱仪的仪器线型函数研究

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卢兴吉, 曹振松, 谈图, 黄印博, 高晓明, 饶瑞中. 2019: 激光外差光谱仪的仪器线型函数研究, 物理学报, 68(6): 130-136. doi: 10.7498/aps.68.20181620
引用本文: 卢兴吉, 曹振松, 谈图, 黄印博, 高晓明, 饶瑞中. 2019: 激光外差光谱仪的仪器线型函数研究, 物理学报, 68(6): 130-136. doi: 10.7498/aps.68.20181620
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Lu Xing-Ji, Cao Zhen-Song, Tan Tu, Huang Yin-Bo, Gao Xiao-Ming, Rao Rui-Zhong. 2019: Instrument line shape function of laser heterodyne spectrometer, Acta Physica Sinica, 68(6): 130-136. doi: 10.7498/aps.68.20181620
Citation: Lu Xing-Ji, Cao Zhen-Song, Tan Tu, Huang Yin-Bo, Gao Xiao-Ming, Rao Rui-Zhong. 2019: Instrument line shape function of laser heterodyne spectrometer, Acta Physica Sinica, 68(6): 130-136. doi: 10.7498/aps.68.20181620
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激光外差光谱仪的仪器线型函数研究

  • 中国科学院安徽光学精密机械研究所,中国科学院大气光学重点实验室,合肥230031;中国科学技术大学研究生院科学岛分院,合肥230026

  • 中国科学院安徽光学精密机械研究所,中国科学院大气光学重点实验室,合肥230031

Instrument line shape function of laser heterodyne spectrometer

  • 摘要: 激光外差是一种基于相干探测原理的高灵敏度光谱检测技术,因其同时具有很高的光谱分辨能力,被广泛应用于诸多研究领域.在光谱测量过程中,仪器线型函数对吸收谱线的平滑作用,会对气体浓度的反演结果产生影响.为了获取激光外差光谱仪的仪器线型函数,基于激光外差原理和信号处理过程,对影响仪器线型函数的射频滤波带宽和积分时间等参数进行了分析,获得了仪器线型函数表达式.利用自行建立的激光外差光谱仪,多次测量了3.53 μm波段内水汽、甲烷的吸收谱线,分别将射频滤波频域响应函数和本文获得的仪器线型函数耦合进水汽、甲烷柱浓度的反演.结果表明,射频滤波带宽为30 MHz、积分时间分别为10 ms和100 ms时,光谱仪的实际分辨率分别约为0.005 cm-1和0.025 cm-1;使用仪器线型函数对积分时间为100ms时测量的数据进行反演,透过率残差平方和与甲烷吸收峰值处的残差分别减小16％和100％,提高了气体浓度反演的准确度.
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出版历程
  • 刊出日期:  2019-01-01

激光外差光谱仪的仪器线型函数研究

  • 中国科学院安徽光学精密机械研究所,中国科学院大气光学重点实验室,合肥230031;中国科学技术大学研究生院科学岛分院,合肥230026
  • 中国科学院安徽光学精密机械研究所,中国科学院大气光学重点实验室,合肥230031

摘要: 激光外差是一种基于相干探测原理的高灵敏度光谱检测技术,因其同时具有很高的光谱分辨能力,被广泛应用于诸多研究领域.在光谱测量过程中,仪器线型函数对吸收谱线的平滑作用,会对气体浓度的反演结果产生影响.为了获取激光外差光谱仪的仪器线型函数,基于激光外差原理和信号处理过程,对影响仪器线型函数的射频滤波带宽和积分时间等参数进行了分析,获得了仪器线型函数表达式.利用自行建立的激光外差光谱仪,多次测量了3.53 μm波段内水汽、甲烷的吸收谱线,分别将射频滤波频域响应函数和本文获得的仪器线型函数耦合进水汽、甲烷柱浓度的反演.结果表明,射频滤波带宽为30 MHz、积分时间分别为10 ms和100 ms时,光谱仪的实际分辨率分别约为0.005 cm-1和0.025 cm-1;使用仪器线型函数对积分时间为100ms时测量的数据进行反演,透过率残差平方和与甲烷吸收峰值处的残差分别减小16％和100％,提高了气体浓度反演的准确度.

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