利用非线性干涉仪中的背散射光进行开路甲烷传感

董敬瀚、聂伟杰、Arthur C. Cardoso、周海辰、张景瑞、John G. Rarity、Alex S. Clark

抽象的

非线性干涉测量技术在传感、光谱学和成像领域有着广泛的应用。然而，大多数实现方案需要高反射率的反射镜和精确的光学对准，这极大地限制了其在户外应用中的通用性和可用性。本研究基于受激参量下转换，利用硅基CMOS相机探测近红外光子，实现了中红外（MIR）区域的甲烷吸收光谱测量。用于探测甲烷的中红外光在朗伯表面发生漫反射，导致显著的透射损耗。我们采用单模共焦干涉仪进行µm入射和收集，利用双透镜系统对干涉光束进行模式匹配，从而在57 dB损耗下，于4.6 m的距离实现了背景甲烷的探测。此外，我们还将该方法扩展到玻璃、拉丝金属和树叶等实际表面，结果表明该方法对各种目标材料均具有稳健的背景甲烷探测能力。.