新型高稳定全光纤NICE-OHMS色散光谱技术研究

发展新型稳定的全光纤NICE-OHMS色散光谱技术对其在微量气体检测领域的应用具有十分重要的意义。基于共振腔增强的NICE-OHMS，由于腔内构建有超强的激光功率，在样品气压为毫乇量级时，极易发生饱和现象而使吸收信号减小，降低探测的灵敏度。我们研究证实色散光谱对饱和效应有免疫作用，可以弥补基于吸收探测的弱点；然而光纤的偏振模色散会改变光纤中光的偏振态，使相位调制过程诱发残余幅度调制（RAM），不仅增加了色散信号的噪声，而且使信号变得极不稳定。.本项目旨在从理论和实验两方面分析多普勒展宽色散光谱，研究其与吸收光谱的对应关系，建立色散线型和幅度随光强、气压等参量的变化关系，完善NICE-OHMS的色散光谱理论并分析其在气体检测领域应用时的优缺点；建立光纤系统中产生RAM的理论模型，完成大动态范围抑制RAM的负反馈实验方案，发展新型稳定的达到散粒噪声极限的全光纤NICE-OHMS色散光谱技术。

本研究基于光纤激光器、光纤电光调制器（EOM）以及光纤环形器搭建出全光纤NICE-OHMS实验装置，为了提高该系统的稳定性，重点就频率调制过程中涉及的残余幅度调制（RAM）进行了研究。1、从理论上对由于输入EOM偏振方向未完全沿电场调制方向诱发的RAM进行了分析，建立了完整的有RAM的频率调制光谱（FMS）理论；2、实验上对光谱线型进行了测量，与建立的理论线型拟合一致；3、基于RAM实现了在无样品气条件下FMS探测相位的快速确定；4、首次提出基于Hansch-Couillaud偏振态检测技术获得抑制RAM伺服反馈的误差信号；5、将RAM抑制新方案应用到了PDH频率锁定技术中提高了基于光纤EOM锁频的稳定度；6、首次提出了反射光控制的腔衰荡光谱技术，并对FP腔吸收池精细度进行了测量。.该项目研究过程中，在国内外重要学术刊物上发表论文16篇，其中9篇被SCI收录；在2次学术会议上做口头报告；授权发明专利2项，新申请发明专利1项；获得一项山西省高等学校科学研究优秀成果二等奖。