[发明专利]一种气体折射率的测量方法和装置

权利要求书

1.一种气体折射率的测量方法，其特征在于，包括：将待测气体充入气体测量池；将光频率梳正入射进所述气体测量池后进入第一光电探测器；通过频谱仪测量第一光电探测器输出的电信号并采集频谱仪的测量结果；计算出待测气体的折射率，折射率公式为：

其中，c为光速，Δf为所述频谱仪得到的电信号相邻两波峰或波谷之间的频率间隔，d气体测量池中光经过待测气体的长度；

其中，所述光频率梳的形成方法包括：频率为f的窄线宽激光器输出连续光波；所述光波通过保偏光纤耦合器分成两路光信号；光路1的光经过第一相位调制器，该第一相位调制器上施加的调制信号的频率为f_m，则该第一相位调制器输出光谱将出现以调制频率为f_m整数倍的一系列边带；光路2的光经过第二相位调制器，该第二相位调制器上施加的调制信号的频率为f_m+f₀，则该第二相位调制器输出光谱将出现以调制频率f_m+f₀为整数倍的一系列边带；第二相位调制器输出的光再经过声光移频器，移频器上加载的调制信号的频率为f_AOM，则经过移频器后，光路2光载波的频率为f+f_AOM；光路1和光路2经过单模光纤耦合器后将产生拍频信号而形成光频率梳，光频率梳的频率间隔为f₀。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述光频率梳经过单模光纤耦合器后分为两束光，一束光经过气体测量池后进入第一光电探测器中，另一束光直接进入第二光电探测器中作为参考信号。

3.一种气体折射率的测量装置，其特征在于，包括光频率梳产生模块、气体测量池、第一光电探测器、频谱仪、信号采集和处理模块，所述光频率梳产生模块产生的光频率梳，正入射进已充入待测气体的气体测量池后进入第一光电探测器，第一光电探测器产生电信号，频谱仪测量第一光电探测器输出的电信号并通过信号采集和处理模块采集频谱仪的测量结果，计算出待测气体的折射率，折射率公式为：

其中，c为光速，Δf为所述电信号相邻两波峰或波谷之间的频率间隔，d为气体测量池中光经过待测气体的长度；

其中，所述光频率梳产生模块包括窄线宽激光器、保偏光纤耦合器、第一相位调制器、第二相位调制器、移频器、单模光纤耦合器，频率为f的窄线宽激光器输出连续光波；所述光波通过保偏光纤耦合器分成两路光信号；光路1的光经过第一相位调制器，该第一相位调制器上施加的调制信号的频率为f_m，则该第一相位调制器输出光谱将出现以调制频率为f_m整数倍的一系列边带；光路2的光经过第二相位调制器，该第二相位调制器上施加的调制信号的频率为f_m+f₀，则该第二相位调制器输出光谱将出现以调制频率f_m+f₀为整数倍的一系列边带；第二相位调制器输出的光再经过声光移频器，移频器上加载的调制信号的频率为f_AOM，则经过移频器后，光路2光载波的频率为f+f_AOM；光路1和光路2经过单模光纤耦合器后将产生拍频信号而形成光频率梳，光频率梳的频率间隔为f₀，该光频率梳经过光电探测器后，可形成电频率梳信号。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述光路1中还串联有偏振态控制器，用以调节光路1的偏振态使光路1和光路2产生的干涉对比度最佳。

5.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括第二光电探测器，所述光频率梳经过单模光纤耦合器后分为两束光，一束光经过气体测量池后进入第一光电探测器中，另一束光直接进入第二光电探测器中作为参考信号，其作用是监测频率梳的频率间隔，用以调节系统的测量精度。