[发明专利]一种基于光场重构器件的室内空气质量监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于光场重构器件的室内空气质量监测系统，其特征在于，包括：

一特定波长的激光源，所述特定波长的激光源发射出的光线频段为室内空气中目标成分所能吸收的频段；

光面积倍增器，所述光面积倍增器包括折射率选定的主体光学玻璃，主体光学玻璃的光束入射面设置可使光束发生偏折的入射光栅，光线出射面设置有使得光束的一部分可以从光线出射面出射、光束的另一部分反射回光面积倍增器内的微光学薄膜，所述光面积倍增器的光束入射面内侧面为全反射面，所述光束入射面上的入射光栅上下两侧分别设有出射孔；

一气体检测室，所述气体检测室包括入射窗口与出射窗口；

一汇聚透镜，所述汇聚透镜与出射窗口对应设置，所述汇聚透镜用于将通过气体检测室后出射的光束汇聚成一束光；

一后端探测器，汇聚后的光线进入后端探测器进行光电转换；

一前端探测器，所述前端探测器与任选的一个出射孔对应设置，用于探测从光束入射面射出的剩余光束。

2.如权利要求1所述的基于光场重构器件的室内空气质量监测系统，其特征在于，所述气体检测室为开放式，所述气体检测室外设有促进空气流动的机械设备或热对流设备。

3.如权利要求1所述的基于光场重构器件的室内空气质量监测系统，其特征在于，所述光面积倍增器采用光场重构器件，所述光场重构器件通过LSI工艺制作。

4.如权利要求1所述的基于光场重构器件的室内空气质量监测系统，其特征在于，所述特定波长的激光源发出的光束波长为4200纳米。

5.一种基于光场重构器件的室内空气质量监测方法，采用如权利要求1-4任一一项所述的监测系统，其特征在于，包括以下步骤；

S1、特定波长的激光源发出设定波长的光束；

S2、从激光源发出的入射光经光面积倍增器后由一束转化为多束平行光，形成平行光阵列，实现截面积倍增，倍增后剩余的光线经出射孔射出；

S3、面积倍增后的光束经入射窗口进入气体检测室，平行光阵列被室内的待测气体吸收而光强降低；

S4、经过室内后的光线经过出射窗口射出，经汇聚透镜后汇聚；

S5、汇聚后的光束进入后端探测器进行光电转换，前端探测器对从出射孔射出的剩余光束进行探测并进行光电转换，根据入射光强和探测光强的差计算出光线被二氧化碳吸收的部分；

S6、转化完成的电信号被输出到外部的信号处理系统进行分析而得出空气中二氧化碳的含量。

6.如权利要求5所述的基于光场重构器件的室内空气质量监测方法，其特征在于，所述步骤S2中入射光截面积倍增过程为：

a、选定出所需折射率的光学玻璃为光面积倍增器主体；

b、在光线入射处制作入射光栅，通过入射光栅后光束发生偏折；

c、在光线出射面制作微光学结构，使得光线部分出射，同时另一部分反射回面积倍增器中；反射回的光线在光面积倍增器的另一面发生全反射；

d、全反射的光线依次重复步骤c出射、反射，实现多光束在光线出射面出射，光束面积实现倍增；

e、最后剩余光线经出射孔射出。

7.如权利要求6所述的基于光场重构器件的室内空气质量监测方法，其特征在于，所述步骤d中，实现5束至50束光线出射。

8.如权利要求5或7所述的基于光场重构器件的室内空气质量监测方法，其特征在于，所述特定波长的激光源发出的光束波长为4200纳米。