專利名稱：No的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及D2的轉(zhuǎn)動(dòng)受激拉曼散射，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)受激拉曼散射光及Nd:YAG三倍頻激光作為NO2差分吸收探測(cè)的激光源，用于探測(cè)大氣中NO2的濃度分布。
背景技術(shù)：
差分吸收方法探測(cè)大氣中NO2濃度分布要求兩個(gè)波長(zhǎng)相近，且分別對(duì)應(yīng)于NO2氣體分子吸收峰和吸收谷的一對(duì)波長(zhǎng)激光作為光源。目前，采用的光源有連續(xù)氙燈、半導(dǎo)體可調(diào)諧激光器、染料可調(diào)諧激光器、鈦寶石可調(diào)諧激光器或Nd:YAG三倍頻激光泵浦氘氣(D2)和甲烷(CH1)產(chǎn)生振動(dòng)拉曼頻移分別獲得其第一級(jí)斯托克斯光作為差分吸收探測(cè)的一對(duì)波長(zhǎng)激光，等等。氙燈及半導(dǎo)體可調(diào)諧激光能量弱，信號(hào)信噪比小，測(cè)量精度和可靠性差；染料激光器和鈦寶石激光器設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格昂貴，操作繁瑣，且輸出的紫外波段激光中心波長(zhǎng)不穩(wěn)定、脈沖能量小，另外染料激光器還需要應(yīng)用到一些含苯致癌物質(zhì)，危害到操作人員的身體健康。Nd:YAG三倍頻激光泵浦D2和CH4的方式，其工作原理是Nd:YAG三倍頻線偏振激光(354.71nm)分別泵浦充有高壓氘氣(D2)和甲烷(CH1)的拉曼管，產(chǎn)生振動(dòng)拉曼頻移，分別獲得其第一級(jí)斯托克斯光，對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)分別為396.82nm和395.60nm，將其作為差分吸收探測(cè)NO2的一對(duì)波長(zhǎng)激光。該方法泵浦充有不同氣體的兩根拉曼管，提高了設(shè)備的復(fù)雜性，同時(shí)也很難保證經(jīng)兩根拉曼管出射的散射光的同軸性或平行性，增加了光路調(diào)整的難度。另外，在使用時(shí)，如果采用兩個(gè)泵浦源分別泵浦兩根拉曼管，則勢(shì)必增加了成本；如果采用一個(gè)泵浦源分時(shí)泵浦兩根拉曼管，則很難保證測(cè)量的同時(shí)性。

發(fā)明內(nèi)容
為了降低差分吸收探測(cè)NO2激光源的成本，簡(jiǎn)化其設(shè)備裝置，提高光源的中心波長(zhǎng)穩(wěn)定性，達(dá)到兩波長(zhǎng)激光同軸和同時(shí)輸出，本發(fā)明提出了一對(duì)新波長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼激光源的方法及其裝置，具有成本低、中心波長(zhǎng)穩(wěn)定、線寬窄、同軸性好、NO2氣體分子在該對(duì)波長(zhǎng)激光處存在較大吸收截面差，且該對(duì)波長(zhǎng)激光同時(shí)輸出等特點(diǎn)。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是NO2差分吸收探測(cè)的一對(duì)新波長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼激光源方法Nd:YAG激光器產(chǎn)生的1064nm基頻光經(jīng)二倍頻、三倍頻和初次濾光片，濾除剩余的1064nm基頻激光和532nm二倍頻激光，得到純凈的線偏振354.71nm三倍頻激光；線偏振態(tài)的三倍頻激光經(jīng)過1/4波片轉(zhuǎn)化為圓偏振態(tài)的三倍頻激光；然后，圓偏振態(tài)的三倍頻激光經(jīng)透鏡聚焦泵浦充有高壓D2的拉曼管，產(chǎn)生受激拉曼散射。
其受激拉曼散射公式為υmn＝υP+mυV+nυR式中，υP、υV、υR和υmn分別表示泵浦激光的波數(shù)1354.71nm=28191.78cm-1,]]>D2的振動(dòng)拉曼頻移波數(shù)2991.39cm-1、D2的轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼頻移波數(shù)414.64cm-1和散射光的波數(shù)，m、n分別為振動(dòng)拉曼頻移級(jí)次和轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼頻移級(jí)次，且m，n＝0，±1，±2......
由于采用了圓偏振態(tài)的泵浦激光，因此，振動(dòng)受激拉曼散射產(chǎn)生的同時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)受激拉曼散射也被激發(fā)，從而產(chǎn)生不同級(jí)次的振轉(zhuǎn)拉曼散射光。取m＝0，n＝1，計(jì)算可得第一級(jí)純轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼散射光波數(shù)為υ01＝27777.1cm-1，換算成波長(zhǎng)，即360.00nm。
聚焦泵浦D2產(chǎn)生的不同級(jí)次的振轉(zhuǎn)拉曼散射光和剩余三倍頻激光經(jīng)另一塊透鏡準(zhǔn)直輸出；再經(jīng)二次濾光片選擇出剩余354.71nm三倍頻激光和360.00nm第一級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼散射光，即為所需的波長(zhǎng)對(duì)激光。所述的354.71nm三倍頻激光和360.00nm第一級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼散射光的波長(zhǎng)分別處于NO2氣體分子吸收譜線的一個(gè)波峰和波谷處，兩者存在著較大的吸收截面差(見圖1)，且中心波長(zhǎng)相近，因此將它們分別作為差分吸收探測(cè)NO2的強(qiáng)吸收和弱吸收激光源。
本發(fā)明還要提供NO2差分吸收探測(cè)的一對(duì)新波長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼激光源裝置，包括依次設(shè)置的Nd:YAG激光器、二倍頻晶體、三倍頻晶體、初次濾光片、1/4波片、第一凸透鏡、拉曼管、第二凸透鏡和二次濾光片；所述的初次濾光片對(duì)354.71nm波長(zhǎng)激光高反，對(duì)1064/532nm波長(zhǎng)激光高透，所述的二次濾光片對(duì)354.71/360.00nm波長(zhǎng)激光高反，其它波長(zhǎng)激光高透。
本發(fā)明的有益效果是，提出了NO2差分吸收探測(cè)的一對(duì)新波長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼激光源，降低了現(xiàn)有差分吸收探測(cè)NO2濃度分布的激光源成本，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低，激光中心波長(zhǎng)穩(wěn)定、線寬窄、同軸性好，NO2氣體分子在該對(duì)波長(zhǎng)激光處存在較大吸收截面差，且該對(duì)波長(zhǎng)激光同時(shí)輸出等特點(diǎn)。


圖1是NO2氣體分子吸收譜線圖。
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖2所示，本發(fā)明的NO2差分吸收探測(cè)的一對(duì)新波長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼激光源裝置，包括1Nd:YAG激光器，輸出激光波長(zhǎng)為1064nm；2二倍頻晶體(SHG)；3三倍頻晶體(THG)；4相互垂直的一對(duì)45度角濾光片，對(duì)354.71nm波長(zhǎng)激光高反，對(duì)1064/532nm波長(zhǎng)激光高透；51/4波片(針對(duì)354.71nm波長(zhǎng))；6凸透鏡；7拉曼管(Raman cell，充有高壓D2)；8相互平行的一對(duì)45度角濾光片，對(duì)354.71/360.00nm波長(zhǎng)激光高反，其它波長(zhǎng)激光高透。
NO2差分吸收探測(cè)的一對(duì)新波長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼激光源方法，Nd:YAG激光器產(chǎn)生的1064nm基頻光經(jīng)二倍頻、三倍頻和一對(duì)45度角濾光片，濾除剩余的1064nm基頻激光和532nm二倍頻激光，得到純凈的354.71nm線偏振態(tài)的三倍頻激光；線偏振態(tài)的354.71nm三倍頻激光經(jīng)過1/4波片轉(zhuǎn)化為圓偏振態(tài)的三倍頻激光；然后，圓偏振態(tài)的354.71nm三倍頻激光經(jīng)透鏡聚焦泵浦充有高壓D2的拉曼管，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)受激拉曼散射，其散射光和剩余354.71nm三倍頻激光經(jīng)另一塊透鏡準(zhǔn)直輸出；再經(jīng)濾光片選擇出剩余354.71nm三倍頻激光和360.00nm第一級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)斯托克斯光，即為所需的波長(zhǎng)對(duì)激光，可分別作為差分吸收探測(cè)NO2的強(qiáng)吸收和弱吸收激光源。
權(quán)利要求
1.NO2差分吸收探測(cè)的一對(duì)新波長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼激光源方法，其特征在于Nd:YAG激光器產(chǎn)生的基頻光經(jīng)二倍頻、三倍頻和初次濾光片，濾除剩余的基頻激光和二倍頻激光，得到純凈的線偏振態(tài)的354.71nm三倍頻激光；線偏振態(tài)的354.71nm三倍頻激光經(jīng)過1/4波片轉(zhuǎn)化為圓偏振態(tài)的354.71nm三倍頻激光；然后，圓偏振態(tài)的354.71nm三倍頻激光經(jīng)透鏡聚焦泵浦充有高壓D2的拉曼管，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)受激拉曼散射，其散射光和剩余三倍頻激光經(jīng)另一塊透鏡準(zhǔn)直輸出；再經(jīng)二次濾光片選擇出剩余354.71nm三倍頻激光和360.00nm第一級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼散射光，將之作為NO2差分吸收探測(cè)所需的波長(zhǎng)對(duì)激光。
2.NO2差分吸收探測(cè)的一對(duì)新波長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)拉曼激光源裝置，其特征在于包括依次設(shè)置的Nd:YAG激光器、二倍頻晶體、三倍頻晶體、初次濾光片、1/4波片、第一凸透鏡、拉曼管、第二凸透鏡和二次濾光片；所述的初次濾光片對(duì)354.71nm波長(zhǎng)激光高反，對(duì)1064/532nm波長(zhǎng)激光高透，所述的二次濾光片對(duì)354.71/360.00nm波長(zhǎng)激光高反，其它波長(zhǎng)激光高透。
全文摘要
差分吸收探測(cè)NO
文檔編號(hào)G01N21/63GK1681170SQ20051004924
公開日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2005年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月27日
發(fā)明者徐賁, 方達(dá)偉, 張?jiān)谛? 金永興, 楊凱, 崔巍攀, 李波 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院