[发明专利]用于气体检测的激光雷达频率锁定装置及方法

权利要求书

1.一种用于气体检测的激光雷达频率锁定装置，其特征在于，包括：激光光源、光强度调制器、信号发生装置、气体吸收池和激光频率检测装置；

激光光源用于输出第一激光信号到光强度调制器，所述第一激光信号的波长λ0与待测气体的目标吸收线的波长λon相同；

信号发生装置用于输出第一调制信号到光强度调制器；

光强度调制器用于根据接收的第一调制信号对第一激光信号调制，以产生第一边带信号和第二边带信号，第一边带信号的中心波长为λ1，第二边带信号的中心波长为λ2；λ0与λ1的差值等于λ2与λ0的差值；λ2λ1；

气体吸收池中填充有待测气体；光强度调制器输出的信号经气体吸收池后输出到激光频率检测装置；

激光频率检测装置用于检测气体吸收池输出的信号，激光频率检测装置的检测结果中包含λ1波长和λ2波长对应的信号强度；

光强度调制器还用于接收信号发生装置输出的偏置电压信号，根据偏置电压信号对第一激光信号调制，以使激光频率检测装置的检测结果中λ1波长和λ2波长对应的信号强度相同。

2.根据权利要求1所述的一种用于气体检测的激光雷达频率锁定装置，其特征在于，所述光强度调制器为马赫曾德电光调制器，所述马赫曾德电光调制器设置有用于输入第一调制信号的调制信号输入端和用于输入偏置电压信号的偏置电压输入端。

3.根据权利要求1所述的一种用于气体检测的激光雷达频率锁定装置，其特征在于，所述激光频率检测装置包括波分复用器和第一光探测器、第二光探测器；

所述波分复用器用于接收气体吸收池输出的信号，并将输入的信号分为多个不同波长的信号输出；所述波分复用器设置有用于输出λ1波长的第一端口和输出λ2波长第二端口；

所述第一光探测器用于检测第一端口输出的信号；所述第二光探测器用于检测第二端口输出的信号。

4.根据权利要求1所述的一种用于气体检测的激光雷达频率锁定装置，其特征在于，所述激光频率检测装置为光谱仪。

5.根据权利要求1所述的一种用于气体检测的激光雷达频率锁定装置，其特征在于，0Δλ2Δλ_FWHM；其中，即Δλ＝λ2-λ1；Δλ_FWHM为所述激光信号经气体吸收池后的透过率曲线的半高全宽对应的波长间隔。

6.根据权利要求1所述的一种用于气体检测的激光雷达频率锁定装置，其特征在于，还包括数据采集装置和处理器，数据采集装置用于将激光频率检测装置输出的信号转换为数字信号后输出到处理器；所述处理器根据激光频率检测装置检测结果中与λ2和λ1对应的信号强度信息调节偏置电压信号，直到激光频率检测装置的检测结果中与λ2和λ1对应的信号强度相同。

7.一种用于气体检测的激光雷达频率锁定方法，基于权利要求1-6所述的一种用于气体检测的激光雷达频率锁定装置，其特征在于，包括：

激光光源输出第一激光信号到光强度调制器，所述第一激光信号的波长λ0与待测气体的目标吸收线的波长λon相同；

信号发生装置输出第一调制信号到光强度调制器；

光强度调制器用于根据接收的第一调制信号对第一激光信号调制，产生第一边带信号和第二边带信号；第一边带信号的中心波长为λ1，第一边带信号的中心波长为λ2；λ0与λ1的差值和λ2与λ0的差值相等；λ2λ1；

光强度调制器输出的信号经气体吸收池后输出到激光频率检测装置；气体吸收池中填充有待测气体；

激光频率检测装置检测气体吸收池输出的信号，激光频率检测装置的检测结果中包含λ1波长和λ2波长对应的信号强度；

光强度调制器接收信号发生装置输出的偏置电压信号，根据偏置电压信号对第一激光信号调制，以使激光频率检测装置的检测结果中λ1波长和λ2波长对应的信号强度相同。