利用空间光对穿技术探测空气中的水分子吸收峰 - 筱晓光子AOL实验室

TDLAS（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy）它是利用激光器波长调制通过被测气体的特征吸收区，在二极管激光器与长光程吸收池相结合的基础上，发展起来的新的气体检测方法。TDLAS技术采用的半导体激光光源的光谱，宽度远小于气体吸收谱线的展宽，得到单线吸收光谱，因此TDLAS技术是一种高分辨率吸收光谱技术。

本周我们使用空间光对穿技术，探测空气中的水分子吸收峰，从而检测到空气中水的存在。水的吸收峰在1392nm附近，我们选用了1392nmDFB激光器，LD温度控制为30℃，电流控制为25mA，将输出激光用一个大口径准直头转化为空间光准直输出。

大口径准直头的准直性能很好，在几米内光斑半径几乎没有变化。在2米远的位置同样放置一个大口径准直头，用于采集传输而来的1392nm空间光，将其耦合进1550nm单模光纤进行光纤传输。

在光纤跳线末端，连接一个PD光电探测器进行光电转换，最后通过电缆将电信号送入锁相放大器。装置图如下所示：

锁相放大器输出的电压信号接在激光器的驱动模块上，用于调制激光频率。我们选择了一个4Hz正弦波和22kHz正弦波的叠加信号作为输出信号，其中4Hz电压信号幅度较大，为±350mV，用于扫描激光频率，保证它可以扫过水的吸收峰，22kHz的正弦波用于调制激光频率，幅度不用很大，主要是为了避开低频处的环境噪声，并使用解调的技术复现出水的吸收信号。下图是锁相放大器在本次实验中的配置信息，并且它内置了示波器可以直接呈现出解调后的波形，图中就是水分子在1392nm的吸收峰了。