一种基于差频产生（DFG）的腔衰荡光谱仪，用于中红外痕量气体传感

KE Whittaker、L. Ciaffoni、G. Hancock、R. Peverall 和 GAD Ritchie

抽象的

本文介绍了基于全二极管激光器的3.3µm差频产生腔衰荡光谱系统的后续研究。该系统利用掺µm光纤放大器放大1560nm二极管激光器产生的光，并将其与1064nm二极管激光器产生的辐射在体周期极化铌µm锂晶体中混合，产生16µW、波长为3346nm的中红外光，转换效率为0.05%W⁻¹cm⁻¹。该辐射被耦合到一个长度为77cm的线性谐振腔中，谐振腔的平均镜面反射率为0.9996，测得的基线衰荡时间为6.07±0.03µs。为了展示这种光谱仪的潜力，我们研究了甲烷 (CH4) 基频 3F2 带中的 P(3) 跃迁。研究对象包括浓度为 7.5 ppmv 的校准 CH4 空气混合物以及甲烷产生者和非甲烷产生者的呼吸样本。在 20 Hz 的衰荡时间采集速率下，最小可检测µm吸收系数 (αmin) 在 6 秒内为 2.8 × 10⁻⁸ cm⁻¹。Allan 方差测量结果表明，最佳µmαmin 为 2.9 × 10⁻⁹ cm⁻¹，测量时间为 44 秒。.