[发明专利]一种基于异步迭代频移的红外高分辨光谱测量方法

权利要求书

1.一种红外高分辨光谱测量装置，其特征在于，包括中红外连续激光器、检测模块、参比模块、光电探测器和数据采集卡，所述检测模块和参比模块并联于中红外连续激光器和光电探测器之间，所述数据采集卡与光电探测器电连接或通讯连接；所述检测模块和参比模块中均包括分束器和合束器，且检测模块和参比模块共用分束器和合束器，所述分束器与中红外连续激光器光路连接，所述合束器与光电探测器光路连接，所述检测模块还包括沿光路方向依次设置的高功率连续激光器、上迭代频移环形腔和气体样品池；上迭代频移环形腔由双色镜、周期极化铌酸锂非线性晶体、高反镜、第一耦合输入镜、第一红外声光调制器和第一耦合输出腔镜组成；所述第一耦合输入镜与分束镜光路连接，所述第一耦合输出腔 镜与气体样品池光路连接，所述气体样品池与合束镜光路连接；所述参比模块还包括光路方向依次设置的高功率连续激光器和下迭代频移环形腔；所述下迭代频移环形腔由双色镜、周期性极化的铌酸锂晶体、高反镜、第二耦合输入镜、第二红外声光调制器和第二耦合输出腔镜组成；所述第二耦合输入镜与分束镜光路连接，所述第二耦合输出腔镜与合束器光路连接；

其中，种子光源经过分束器后，通过第一耦合输入镜和第二耦合输入镜分别进入上下两个迭代频移环形腔，激光进入上迭代频移环形腔和下迭代频移环形腔后，先受到第一声光调制器和第二声光调制器的调制作用，产生频率为f_cw+f_AOM偏移光信号；然后经过第一耦合输出腔镜和第二耦合输出腔镜，1％的激光输出，99％的激光留在环形腔内，参与光参量放大过程；在光参量放大过程中，1064nm连续激光为泵浦光，3.3μ m光为信号光，并在周期极化铌酸锂非线性晶体中被放大，同时产生1570nm的闲散光，上迭代频移环形腔和下迭代频移环形腔中的第一红外声光调制器和第二红外声光调制器，其驱动频率分别为100MHz与100MHz+1kHz。

2.如权利要求1所述的红外高分辨光谱测量装置，其特征在于，所述第一耦合输出腔镜和第二耦合输出腔镜为1％的耦合输出腔镜。

3.一种基于权利要求1或2所述红外高分辨光谱测量装置的红外高分辨光谱测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

利用非线性异步迭代频移的方式，获得两组重复频率有差异的中红外光学频率序列；

将两组所述中红外光学频率序列在一个探测器上进行光外差拍频探测，输出的信号经过傅里叶变换后呈现出待测样品的吸收光谱信息；

所述非线性异步迭代频移是将一个红外连续激光作为种子光注入一个同时具有非线性红外光学增益效应和频率偏移效益的光学谐振腔内；所述种子光通过N次腔内振荡，将产生含有N+1个偏移频率量的纵模序列；

所述非线性红外光学增益效应是指基于非线性光参量放大方式在谐振腔内对频移后的红外光信号进行光学功率放大；所述光学频率偏移效应是指在腔内放置一个调制频率为f_AOM的红外声光调制器，对注入腔内的种子光产生声光频移效应，获得频率为f_cw+f_AOM或f_cw-f_AOM的输出光，且该输出光在谐振腔内循环振荡。

4.如权利要求3所述的红外高分辨光谱测量装置的红外高分辨光谱测量方法，其特征在于，所述的光外差拍频探测，是将经过样品后的探测光与参考光在红外光电探测器上产生拍频干涉图样的电信号；该电信号经过傅里叶变换后，可获得相应吸收光谱。