近日，来自山东师范大学的研究团队发表了《基于4.5 μm量子级联激光器的开放光路N

  温室气体(Greenhouse Gas，GHG)的温室效应引发全球变暖和气候平均状态随时间的变化，这使得全球生态环境面临着很大的威胁。一氧化二氮（N2O）是全球六大GHG之一，相较于人们熟知的二氧化碳（CO2），N2O含量相比来说较低，但其全球变暖潜能值（Global Warming Potential, GWP）却是CO2的310倍左右，此外，它对臭氧（O3）也有一定的破坏作用。因此，有效探测大气中的N2O含量及其浓度变化趋势是至关重要的。N2O气体分子的吸收谱带大多分布在在中红外区域，需要选用中红外光源对N2O气体进行探测。近年来，随着波长可调谐、可室温工作的量子级联激光器（Quantum Cascade Laser, QCL）的研发技术日益成熟，将其与激光吸收光谱技术相结合，能轻松实现对气体的高分辨率、高灵敏度探测，被大范围的应用于气体遥感探测领域。目前，结合激光吸收光谱技术及紧凑型多通道气室（MGC），可实现对气体分子的快速响应，并达到较低的检测限，但系统为封闭式光学路径，限制了在户外环境中持续检测的便携性、实际适用性和空间覆盖范围。因此，开放式光学路径的设计，对于户外大范围环境中气体浓度的实时检测是十分必要的。

  HPQCL-Q™ 标准量子级联激光发射头其波数的可调谐范围是 2203.7 cm-1~2204.1 cm-1，最大输出光功率可达 50 mW。 为了充分的发挥 QCL 的波长可调谐特性，结合激光器驱动，对 QCL 的工作时候的温度以及电流进行设置，进而得到系统中所需要的激光器发射中心波长。

  QC750-Touch™ 量子级联激光屏显驱动器结合触摸屏的显示功能，极大的方便了用户做相关操作。 通过激光驱动器对注入激光器的电流进行更改，分析发射波数与驱动电流的相关性，调节驱动电流的大小，分析在300 mA至360 mA的电流变化范围内，激光器波数随驱动电流变化的响应曲线。能够获得，随着电流逐渐增大，激光器的波数是逐渐减小的，对应的输出波长是逐渐增大的，其响应曲线可以表示为：y = -0.0271x + 2212.972。

  同理，对激光器发射波数与温度的相关性做多元化的分析，对温度进行调节，使激光器在30 °C至45 °C之间工作，分析激光器中心波数随气温变化的响应曲线。能够获得，随着温度逐渐升高，激光器的波数是逐渐减小的，对应的输出波长是逐渐增大的，其响应曲线可以表示为：y = -0.1716x + 2210.216。

  综上所述，根据所选用的N2O吸收谱线，因此，所对应的QCL 中心电流和工作时候的温度应分别设置为330 mA和36.0 °C。

  的感光面积为1×1 mm2，探测范围比较广泛，可达到 2μm-14μm，完全满足本系统探测的需求。由于探测器接收到的回波信号较为微弱，在对数据来进行处理前，需要对信号进行放大，而该型号的探测器内部设计有前置放大器，以便后续可直接进行谐波解调和浓度反演等数据处理，同时也对系统的设计进行了简化。

  2O 浓度进行实时检测是可行的。(1) 选用QCL作为发射光源。QCL 具有波长调谐范围广、输出功率较高、并且可以在

  室温条件下工作的卓越性能。选取最优谱线，能有很大成效避免其他气体的干扰，实现对N2O气体分子的高灵敏度检测。(2) 为了尽最大可能避免MGC在远程或户外的大范围环境检验测试研究中的限制性，选用离轴抛物面反射镜和角反射镜，搭建了开放式光学路径的N

  2O气体检测系统。将大部分光学元件安装在一个光学平台上，实现了系统的紧凑、便携特性，并满足开放式、大范围环境监视测定的需求。(3) 经验证，当积分时间为1s时，N

  2O检测限为1.1 ppb，当积分时间延长至95 s时，系统达到最低检测限为0.14 ppb。结合实验结果，表征了系统的高精确度、高灵敏度、低检测限的性能，并且完全满足对大气环境中N2O浓度测量的标准。

  应用案例 具有4.53微米量子级联激光器和卡尔曼滤波器的湿度增强型N2O光声传感器

  邀请函 倒计时1天！海尔欣×CIOE中国光博会诚邀您的到来！展位号：4D165-166

  海尔欣·昕甬智测HT8800系列便携式高精度温室气体分析仪完成野外安装

  海尔欣·昕甬智测HT8700大气氨激光开路分析仪成功应用国家农业环境潜江观察实验站长期性基础性监测项

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