Nyt spektrometer udviklet til heterodyne laserspektroskopi i høj opløsning

Et forskerhold ledet af prof. Gao Xiaoming fra Hefei Institutes of Physical Science ved det kinesiske videnskabsakademi har udviklet et nyt spektrometer, der er i stand til at fjernregistrere atmosfærisk metan (CH₄ ), vanddamp (H₂ O) og dinitrogenoxid (N₂ O) samtidigt.

Relevante resultater blev offentliggjort i Optics Express .

I det mellem-infrarøde bånd, på grund af manglen på modne optiske fiberkomponenter eller optiske bølgeledere, bruges traditionelle mekaniske choppere normalt til at modulere sollys, og det er svært at miniaturisere systemet.

For at løse dette problem udviklede forskere dette nye spektrometer. Det blev kaldt modulator-baseret dual-channel mid-infrarød laser heterodyne radiometer (MIR-LHR), og var baseret på en mikro-elektro-mekanisk system (MEMS) modulator.

Forskerne erstattede den traditionelle mekaniske chopper med MEMS-modulatoren. "Dette gør systemet mere stabilt og kompakt," sagde Xue Zhengyue, førsteforfatter af undersøgelsen.

De kombinerede også to inter-band cascaded lasere, som gjorde det muligt for det udviklede heterodyne spektrometer at måle volumenblandingsforhold af CH₄ , H₂ O og N₂ O samtidigt.

Gennem inversionsberegninger opnåede de laser heterodyne spektre af Hefei området. Ifølge forsøgsresultaterne er de målte volumenblandingsforhold for CH₄ , H₂ O og N₂ O var i god overensstemmelse med de simulerede spektre af atmosfærisk transmissionsmodellering.

MIR-LHR baseret på MEMS modulator har velstående anvendelsesmuligheder. "Denne undersøgelse lægger et grundlag for yderligere udvikling af bærbare laser-heterodyne-spektroskopiinstrumenter med høj spektral opløsning til atmosfærisk multikomponent gas-fjernmåling," sagde associeret professor Tan Tu.

Demonstration af en højeffektiv modulator ved hjælp af en organisk elektro-optisk polymer til synligt lys