[发明专利]一种测量水汽变温吸收光谱的系统及其使用方法

摘要

本发明提供了一种测量水汽变温吸收光谱的系统及其使用方法，包括差频光源模块、差频光源频率监测及标定模块、数据的采集与处理模块、三光路控温多通池装置和配气模块；差频光源模块产生的差频光导入三光路控温多通池装置，激光射入样品池产生的吸收信息导入数据的采集与处理模块，配气模块具体为混合容器，用于混合定比例的水汽和干燥空气，数据的采集与处理模块包括带有集成化的多光谱拟合程序的计算机，通过采用新型BaGa4Se7晶体作为频率转换器件产生3~11μm中红外差频光，与三光路可控温吸收池联用，结合多光谱拟合程序，可为大气探测、激光大气传输研究提供系统、准确的基础实验数据，还可以为水分子光谱参数理论计算模型CRB的改进提供有效判据。

主权项

1.一种测量水汽变温吸收光谱的系统，其特征在于：包括差频光源模块(1)、差频光源频率监测及标定模块(2)、数据的采集与处理模块(3)、三光路控温多通池装置(4)和配气模块(5)；其中，所述差频光源模块(1)包括Nd:YAG激光器和钛宝石激光器，所述Nd:YAG激光器发出的激光经过光隔离器和四分之一波片后照射至双色合束镜，所述钛宝石激光器发出的激光经过两个分束镜后分成三束激光，其中两束激光分别照射至差频光源频率监测及标定模块(2)内部进行监测和标定使用；所述差频光源频率监测及标定模块(2)包括一个波长计、一个标准具和一个电光调制器，钛宝石激光器发出的激光经过两个分束镜后分成的三束激光中的一束激光经过波长计进行监测，将信息传输至数据的采集与处理模块(3)，另一束激光依次通过标准具和电光调制器，通过电光调制器将电光调制产生的一阶二阶边带与标准具信号相结合，达到校准钛宝石激光器发出的激光的目的，同时也将校准后的激光信息传输至数据的采集与处理模块(3)；剩余的一束激光照射至双色合束镜与Nd:YAG激光器发出的激光进行合束，所述合束光经过第一会聚透镜在BaGa₄Se₇非线性光学晶体中发生非线性光学效应产生差频光、经第二会聚透镜和锗片后导入三光路控温多通池装置(4)；所述三光路控温多通池装置(4)内部带有三个样品池，激光导入样品池产生的吸收信号传输到数据的采集与处理模块(3)，其中，所述样品池放置在真空隔热腔内部，且样品池的外壁上还带有冷却机构，通过真空隔热腔完成阻断样品池与外界进行热对流和热传导的作用；所述配气模块(5)具体为混合容器，用于配置定比例的水汽和干燥空气，且所述混合容器带有冷却机构用于在水汽和干燥空气混合后的混合气体进行预冷却，待混合气体预冷到实验所需温度后，通过混合容器带有的质量流量控制器和压力控制器控制混合气体按设定的流量通过与所述混合容器之间串联相接的三光路控温多通池装置(4)；所述数据的采集与处理模块(3)包括基于Labview软件编写集成化的多光谱拟合程序的计算机和三个光电探测器，经过所述三光路控温多通池装置(4)的三个样品池的激光分别通过光电探测器，将激光吸收新型传输至计算机内部，同时将所述差频光源频率监测及标定模块(2)内部产生的信号进行收集，标定由光电探测器探测并传输到计算机内部激光吸收信息的频率，通过多光谱拟合程序处理测量得到的水汽激光吸收信息，得到不同线形模型拟合时的水汽实验光谱数据，采用CRB理论模型计算相应实验波段的水汽光谱参数，并把理论计算结果与实验数据相比较，优化CRB理论模型。