[发明专利]基于环形谐振腔倍频结构的气态汞浓度检测装置及方法

摘要

本发明涉及基于环形谐振腔倍频结构的气态汞浓度检测装置及方法。现有汞蒸气浓度检测装置使用寿命短、测量结果浮动大。本发明包括半导体激光器、光栅、模式匹配镜、半波片、环形谐振腔、BBO晶体、二色向镜、分束镜、参考气室、检测气室和两个探测器。半导体激光器输出波长为507.3或730.2纳米。检测时，启动激光器，接收两个探测器产生的信号，对两路信号进行锁相放大，得到最大二次谐波信号；记录参考气室中二次谐波信号的最大幅值，在检测气室信号的相同位置，获得检测气室路二次谐波信号的幅值；计算得到待检测气体中汞浓度。本发明扩大了光源选择范围，提高了倍频转化效率、装置灵敏度和检测精度，实现了对元素汞浓度的实时监测。

主权项

1.基于环形谐振腔倍频结构的气态汞浓度检测装置，其特征在于该装置包括：半导体激光器(1)、光栅(2)、模式匹配镜(3)、半波片(4)、环形谐振腔、BBO晶体(5)、二色向镜(6)、分束镜(7)、参考气室(8)、检测气室(9)和两个探测器；所述的半导体激光器(1)输出波长为507.3±2纳米或730.2±2纳米，输出光强大于等于10毫瓦；半导体激光器(1)输出的光路上设置有光栅(2)、模式匹配镜(3)、半波片(4)、耦合镜(10)、第一高反镜(11)、第二高反镜(12)、第三高反镜(13)；半导体激光器(1)输出波长通过调节光栅角度实现反馈调节，准确达到507.3纳米或730.2纳米；经光栅(2)调节后的光束依次经过模式匹配镜(3)和半波片(4)整形，再由耦合镜(10)进入环形谐振腔中；所述的模式匹配镜(3)为凸透镜；所述的耦合镜(10)、第一高反镜(11)、第二高反镜(12)、第三高反镜(13)构成环形谐振腔，其中耦合镜(10)和第一高反镜(11)为平面镜，第二高反镜(12)和第三高反镜(13)为凹面镜；光束在环形谐振腔中来回反射，光束穿过耦合镜，经第一高反镜反射到第二高反镜，再反射到第三高反镜，第三高反镜再将光束反射至耦合镜；第二高反镜(12)至第三高反镜(13)的光路上依次设置有BBO晶体(5)和二色向镜(6)；第二高反镜(12)至第三高反镜(13)过程中，经过BBO晶体(5)产生倍频效应，生成倍频光；倍频光被二色向镜(6)反射到环形谐振腔外，被分束镜(7)分为两束：一束通过参考气室(8)，被第一探测器(14)探测；一束通过检测气室(9)，被第二探测器(15)探测；两个探测器信号被数据采集卡采集。