Newswise — Фотоакустическая спектроскопия (PAS) как высокочувствительный и селективный метод обнаружения газовых примесей имеет чрезвычайно широкое применение во многих областях. Лазерные источники в качестве основного блока PAS играют решающую роль в эффективности обнаружения системы. В настоящее время в качестве источников светового возбуждения обычно используются диодные лазеры с распределенной обратной связью (DFB) и квантово-каскадные лазеры (ККЛ). Диодные лазеры DFB имеют типичную выходную мощность в десятки милливатт, а QCL обычно имеют низкое качество луча и жесткие рабочие требования из-за короткой длины резонатора и хрупкого чипа. Оба типа источников имеют узкий диапазон настройки длины волны, что ограничивает обнаружение нескольких газов с помощью одного лазерного источника.

В новой статье (https://doi.org/10.1038/s41377-024-01459-5), опубликованной в Световая наука и приложения группа ученых под руководством профессора Юфея Ма из Национальной ключевой лаборатории лазерной пространственной информации Харбинского технологического института, Харбин, Китай, и его коллег разработали сверхвысокочувствительное устройство обнаружения двойных газов на основе фотоакустической спектроскопии, используя длинноволновый, мощный, широко перестраиваемый твердотельный лазер с одной продольной модой. По сравнению с лазерными источниками диодного DFB-лазера и QCL, твердотельный лазер, встроенный в описанную систему, достиг высокой оптической мощности (~ 136 мВт) и большой выходной длины волны (~ 2 мкм), сохраняя при этом превосходное качество луча и избегая резких условия труда. Он хорошо подходит в качестве источника возбуждения в PAS, который может возбуждать сильный и стабильный фотоакустический сигнал, тем самым обеспечивая хорошие характеристики обнаружения газовых примесей. Кроме того, твердотельный лазер с одной продольной модой обеспечивает широкий диапазон настройки 9,44 нм, что позволяет нацеливаться на спектральные особенности поглощения H₂О и НХ₃. Твердотельный лазер использовался в качестве источника света в: (i) традиционной установке PAS, в которой микрофон использовался в качестве акустического детектора; (ii) система QEPAS с внешним резонатором, использующая изготовленный на заказ QTF в внелучевой резонансной конфигурации; и (iii) внутрирезонаторная система QEPAS, в которой QTF располагался внутри резонатора лазера из-за его преимущества в виде небольшого размера. Это исследование доказывает, что твердотельный лазер является привлекательным источником возбуждения в PAS, а внутрирезонаторный QEPAS на основе твердотельного лазера предоставляет новые идеи для проектирования систем PAS.

###

Ссылки

DOI

10.1038/s41377-024-01459-5

Исходный URL-адрес источника

https://doi.org/10.1038/s41377-024-01459-5

Информация о финансировании

Работа выполнена при поддержке Национального фонда естественных наук Китая (гранты № 62335006, 62022032, 62275065 и 61875047), Ключевой лаборатории сбора и обработки оптоэлектронной информации (Университет Аньхой), Министерства образования (грант № OEIAM202202). , Фонды фундаментальных исследований для центральных университетов (грант № HIT.OCEF.2023011).

О Свет: наука и приложения

Свет: наука и приложения в первую очередь будет публиковать новые результаты исследований по новейшим и новым темам оптики и фотоники, а также освещать традиционные темы оптической техники. В журнале будут публиковаться оригинальные статьи и обзоры, которые отличаются высоким качеством, вызывают большой интерес и имеют далеко идущие последствия.