[发明专利]基于有源内腔吸收光谱的气体种类识别方法及识别装置

权利要求书

1.一种基于有源内腔吸收光谱的气体种类识别方法，其特征在于该方法包括：

第一、采用输出波长已知的F-P标准具或FBG实现可调谐光滤波器的非线性标定，建立可调谐光滤波器的波长-电压关系曲线并对其进行多项式拟合；

第二、将盛有待测气体的气室放入光纤有源内腔中，当待测气体的吸收光谱位于有源内腔的激射波段内时，采用光电探测器采集待测气体的吸收谱线，根据气体吸收谱线对应的驱动电压值，由第一步得到的波长-电压关系曲线计算待测气体的吸收波长值；

第三、根据光谱数据库HITRAN可查询确定气室中待测气体的种类。

2.一种实现权利要求1所述方法的气体种类识别装置，其特征在于该装置包括：

第一部分、光纤有源内腔：依次由掺铒光纤放大器EDFA、可调谐光衰减器、光环型器、可调谐光滤波器以及第一光耦合器串接构成光纤有源内腔，数据采集卡与可调谐光滤波器的电信号端②连接，数据采集卡输出的锯齿波电压经放大后用于驱动可调谐光滤波器，从而实现光纤有源内腔的波长扫描；可调谐光滤波器输出的窄带光由第一光耦合器进行分束，一束输入光探测器用于检测激光功率，另一束输入EDFA进行放大以实现自激振荡；

第二部分、参考臂：该参考臂与第二光耦合器端子②连接，并通过第二光耦合器与第一部分光纤有源内腔中的光环型器的端子②连接，用于为气体种类识别装置提供标准参考波长；

第三部分、气体传感识别网络：包括一个光开关和N路由气室及光纤Faraday旋光反射镜构成的气体传感识别支路，其中N为大于等于2的自然数；该气体传感识别网络中的光开关与第二光耦合器端子③连接，并通过第二光耦合器与第一部分光纤有源内腔中的光环型器的端子②连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于第二部分所述的参考臂采用中心波长已知的FBG作为波长参考臂，FBG①端与第二光耦合器端子②连接，并通过第二光耦合器与第一部分光纤有源内腔中的光环型器的端子②连接。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于第二部分所述的参考臂采用F-P标准具作为参考臂，输入光束通过第三光耦合器进入F-P标准具，形成多个等距的梳状参考波长；F-P标准具输出光再经过光隔离器和第三光耦合器的端子③连接，并通过第二光耦合器与第一部分光纤有源内腔中的光环型器的端子②连接，使F-P标准具的透射光单向传输。

5.根据权利要求2、3或4所述的装置，其特征在于光纤有源内腔的放大器不仅可以采用基于掺铒光纤的放大器，掺杂光纤的掺杂介质还可以是Nd³⁺、Ho³⁺、Dm³⁺或Yb³⁺离子，改变掺杂介质可以扩大激光器的激射频段。

6.根据权利要求2、3或4所述的装置，其特征在于所述的光纤有源内腔属于但不限于光纤激光器，还可以是半导体激光器、固体激光器或染料激光器。