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| 1 | 腔增强吸收光谱技术研究进展及其应用显示文摘腔增强吸收光谱技术具有实验装置相对简单、灵敏度高、环境适应性强等特点,是高灵敏吸收光谱技术的重要组成部分。随着半导体材料和封装工艺的发展,腔增强吸收光谱技术在光路结构、光源选择、以及与其他光谱技术的联合应用方面有了极大的改进和拓展,在环境监测、医疗诊断、国防建设、工业生产等领域有广阔的应用前景。对腔增强吸收光谱技术的研究现状、发展趋势、应用领域等方面进行详细的论述,从腔增强吸收光谱技术的基本物理原理出发,基于不同的光源描述常见的实验配置,其次对改进光路几何结构的系统性能进行相关分析研究,此外概述了腔增强光谱技术与其他技术的联用情况,并总结了目前该技术在不同领域的应用,最后对各装置的发展前景进行了展望。 | 韩荦 夏滑 董凤忠 张志荣 庞涛 孙鹏帅 吴边 崔小娟 李哲 余润磬 | 2018 | 中国激光2018,45,9: | 14 |
| 2 | 上海中心城区二氧化氮在线测量比对研究显示文摘对比了基于腔衰减相移光谱技术(CAPS)、化学荧光法(CL)和非相干宽带腔增强吸收光谱技术(IBBCEAS)3种不同方法在线测量NO_2浓度的仪器,并于2017年5月10日—6月10日采用3台仪器对上海中心城区大气环境NO_2进行监测,验证了IBBCEAS实验装置的稳定性、灵敏度、检测下限等关键特性,证明可以实现复杂环境下大气痕量气体高精度在线监测.IBBCEAS装置与其它两种仪器监测数据的一致性较好,监测过程中上海市中心NO_2日浓度变化范围为3~63 ppbv.各仪器测量结果之间的线性关系图表明,3种方式对NO_2浓度监测较为准确,偏差普遍在10 ppbv.根据早晚高峰车流量增加情况分析可以看出,NO_2高浓度污染主要来自于车辆排放.另外发现,受局地污染源的影响,NO_2浓度随时间推移而增加. | 李明智 刘瑜存 于帅帅 楼晟荣 苏明旭 杨荟楠 陈军 | 2018 | 环境科学学报2018,38,6: | 4 |
| 3 | 基于可调谐法布里-珀罗干涉仪的大气二氧化碳测量方法研究显示文摘针对准确、快速、便携测量大气中CO_(2)、CH4等温室气体的需要,本文介绍了一种基于可调谐法布里-珀罗干涉仪(FPI)传感器的多波长温室气体测量系统。将FPI作为波长选择元件,利用干涉滤波片实现了在3100~4400 nm(波数范围为3226~2273 cm-1)波段内的连续测量。通过将测量的吸收光谱和CO_(2)的吸收截面拟合获得相关系数,进而计算得到CO_(2)的气体浓度。为了校正仪器分辨率低带来的非线性吸收效应,采用迭代算法优化CO_(2)的吸收截面。结果显示,相比于直接拟和计算,CO_(2)浓度为4.08×10^(-4)时测量误差降低了18%。对系统的干扰优化、仪器精度、探测限等参数进行了验证,实验结果表明,气室内残留的CO_(2)浓度小于1×10^(-6),仪器精度为±1.32×10^(-6),当时间分辨率为10 min时,系统的探测限为1.13×10^(-6)(2σ,2倍标准偏差)。此外,利用该系统在合肥市科学岛进行了一个星期的室外测量,获得了CO_(2)浓度的日变化结果及昼夜特性,验证了系统的稳定性和可靠性。 | 季红程 谢品华 徐晋 李昂 胡肇焜 黄业园 田鑫 李晓梅 任博 任红梅 | 2021 | 光学学报2021,41,18: | 3 |
| 4 | 机器学习的IBBCEAS光谱反演波段优化显示文摘非相干宽带腔增强吸收光谱技术(IBBCEAS)利用高精密谐振腔增强吸收光程,实现对痕量气体的高灵敏探测。目前,IBBCEAS技术主要采用发光二极管(LED)作为非相干光源。当谐振腔镜片反射率曲线与带宽有限的LED辐射谱不能很好匹配时,光谱反演波段选择不当可能会对被测气体浓度拟合结果产生较大偏差。以定量探测大气NO_(2)浓度为例,分析了IBBCEAS光谱反演波段对NO_(2)拟合结果的影响,发现当反演波段宽度窄到一定程度后,NO_(2)浓度拟合相对误差会迅速增加。为此,提出了一种基于RBF神经网络结合遗传算法的机器学习IBBCEAS光谱反演波段优化方法,以使浓度拟合误差达到最小。在430~480 nm待选波段内,选择各种宽度和中心波长的子波段作为反演波段,分别进行NO_(2)浓度拟合,以此获得435个样本数据,并将样本数据按照4∶1比例分成学习样本和测试样本,分别用于RBF神经网络学习训练和测试,得到输入参数“反演波段的起始波长与截止波长”与输出参数“浓度拟合相对误差”之间的非线性映射关系。使用遗传算法搜索最优反演波段,将反演波段的起始波长和截止波长组合进行个体编码,随机产生若干个体形成种群。以RBF神经网络的输出(即浓度拟合相对误差)作为个体适应度,经过多代种群进化过程后,获得适应度最优个体,即获得最优反演波段。在种群规模为100个体,种群进化最大代数为100的情况下,当种群进化第61代时,最优个体出现,对应的最优适应度为3.584%,最优反演波段为445.78~479.44 nm。选择相同带宽的其他4个典型反演波段,与最优反演波段下的NO_(2)拟合结果进行了对比。结果显示,在最优反演波段下,无论是拟合误差、相对拟合误差还是拟合残差标准偏差,均低于其他4个反演波段,光谱拟合质量达到最优。结果表明,利用机器学习来确定IBBCEAS最优反演波段是可行的。 | 凌六一 黄友锐 王成军 胡仁志 李昂 谢品华 | 2021 | 光谱学与光谱分析2021,41,6: | 0 |
| 5 | 基于高精度比例积分微分温控的宽带腔增强大气二氧化氮探测技术显示文摘本文介绍了一种基于高精度比例积分微分(PID)温控的宽带腔增强大气二氧化氮(NO_(2))探测技术。系统选取中心波长为460 nm的LED光源作为探测光,入射端利用双胶合透镜的直接聚焦代替传统的光纤取样耦合,结合基长为322.4 mm的高灵敏度谐振腔,实现了小型化高精度的NO_(2)监测。针对温度波动会引起LED光源光谱漂移及光强改变的问题,本文提出了一种改进型PID-卡尔曼滤波算法,实现了LED温度的快速稳定调节,耗时仅需~2 min,温度的波动范围是±0.015℃,极大降低了LED温漂对探测性能的影响。仪器性能评估结果显示,在~2.15 km的有效吸收光程下,实现了81×10^(-12)的探测灵敏度(5 s, 1σ);不同体积分数的NO_(2)对比测试表明,本系统能准确测量大气NO_(2),进一步验证了系统的稳定性和准确性。 | 许新玉 周家成 刘政 杨群廷 徐学哲 赵卫雄 张为俊 | 2023 | 光学学报2023,43,24: | 0 |
| 6 | 增强吸收光谱技术的研究进展及展望显示文摘光程吸收光谱技术是吸收光谱技术发展中的一个重要分支,近年来基于不同光源技术、吸收腔技术、探测方式的光程吸收光谱技术大量涌现。随着对探测灵敏度和吸收光程长度需求的提高,出现了基于增强吸收原理的光程吸收光谱技术,包括:积分腔光谱(ICOS)、腔增强吸收光谱(CEAS)和腔衰荡光谱(CRDS)。增强吸收光谱技术具有高光谱分辨率、高灵敏度、快速响应、便携等优势,但至今缺乏统一的概念和明确的分类依据。本文梳理了吸收光谱技术的发展历程,明确了多光程吸收光谱技术的概念。依据吸收腔内是否发生谐振吸收,提出了基于谐振原理的吸收光谱技术这一概念,分析总结了谐振吸收光谱技术的研究现状,并对这些技术在各领域的应用进行概述。最后,对谐振吸收光谱技术中关键技术的未来发展进行了展望。 | 任颐杰 颜昌翔 徐嘉蔚 | 2023 | 中国光学(中英文)2023,16,6: | 0 |
| 7 | 腔增强吸收光谱技术研究与应用进展(特邀)显示文摘腔增强吸收光谱技术(CEAS)具有测量精度高、响应时间快、空间占用少等优势,在痕量气体检测与精密光谱测量中发挥了重要作用。本文结合计算与实验结果,阐明了腔增强技术对信号增强的共性原理及实验测量吸收系数的方法,进而介绍了几种具有代表性的腔增强吸收光谱技术,包括:相干光CEAS技术、非相干光CEAS技术及光梳相干宽带CEAS技术等。以此为基础对腔增强吸收光谱技术在大气污染检测、生物医疗传感、化学反应动力学诊断等方面的应用进行综述。最后对腔增强吸收光谱技术的未来发展进行了展望。 | 超星 胡臻 朱宁 | 2023 | 光子学报2023,52,3: | 0 |