2018
DOI: 10.3788/cjl201845.0911001
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Research Progress on the Application of Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy

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“…波长可连续调谐的高功率绿光激光器在生物医学、激光显示、激光雷达、光谱 分析、激光加工等许多方面有着非常广泛的应用 [1][2][3][4][5] 。 光泵浦垂直外腔面发射激光器(vertical-external-cavity surface-emitting lasers, VECSELs),又称半导体碟片激光器(semiconductor disk lasers,SDLs),能在较高的 输出功率水平下,同时保持良好的光束质量 [6,7] 。其半导体量子阱材料构成的增益 介质具数十纳米的增益带宽,结合灵活的外部谐振腔结构,为高功率下较宽的波长 连续调谐提供了可能性 [8,9] 。 VECSEL 在产生绿光方面具有几个显著的优势。一是输出功率高,VECSEL 能 够以较高电光转换效率产生高功率的绿光输出 [10] 。二是光束质量好,VECSEL 产生 的绿光通常具有很好的光束质量,即具有接近衍射极限的较小发散角。三是波长可 连续调性 [11] ,VECSEL 可以利用外腔中的插入元件来实现激光波长的连续调谐。 近年来,在 1μm 波长附近的近红外可调谐 VECSEL 取得了不少进展。2010 年 Borgentun C [12] 等人采用直线谐振腔结构和 1 mm 厚的双折射滤波片(Birefringent Filter,BRF) ,实现了从 967 nm 到 1010 nm 的连续调谐。2011 年 Borgentun C [13] 等 人采用直线腔结构和 2 mm 厚的 BRF,实现了中心波长 995 nm 附近最大输出功率 7.5 W 和 32 nm 的波长调谐范围。2015 年 Nakdali D A [14] 等人采用直线腔和 1 mm 厚 的 BRF,得到了 37 nm 的波长调谐范围。2017 年 Broda A [15] 等人通过对增益芯片的 特殊设计,采用 V 型谐振腔中,在中心波长 985 nm 处,实现了 95 nm(937 nm ~ 1032 nm)波长调谐范围。2023 年 Qiu X L [16] 等采用直线腔和 1 mm 厚的 BRF,获 得了从 1044.5 nm 到 1092.1 nm 连续可调的波长覆盖。 在绿光波段,2008 年 Maclean A J [17] 等人使用 Z 型结构谐振腔及 4 mm 厚的 BRF,实现了 10 nm(526 nm ~ 536 nm)的波长连续可调谐,在调谐范围内输出功 率的最大值超过 1 W。2012 年 Lin J P [18] 等人利用 VECSEL 泵浦的腔内连续拉曼激 光器和温度调谐的 LBO 晶体,在绿光波段实现了 17.5 nm(548.5 nm ~ 566 nm)的 调谐。同年,Hein A [19] 等人采用 V 型结构谐振腔及 2 mm 厚的 BRF,在 513 nm ~ 535 nm 的绿光光谱范围内获得 22 nm 的调谐,并在 524.7 nm 处得到 4.1 W 的最大 输出功率。2014 年 Lukowski M [20] 等人报道了一种共线双波长 VECSEL,利用 T 型 结构谐振腔和 1 mm 厚度 BRF,获得了 5 nm 的调谐范围和超过 2 W 的绿光输出功 率。2019 年,Qiu X L [21] 等人在直线谐振腔中插入 LBO 晶体,利用 0.…”
Section: 引 言unclassified
“…波长可连续调谐的高功率绿光激光器在生物医学、激光显示、激光雷达、光谱 分析、激光加工等许多方面有着非常广泛的应用 [1][2][3][4][5] 。 光泵浦垂直外腔面发射激光器(vertical-external-cavity surface-emitting lasers, VECSELs),又称半导体碟片激光器(semiconductor disk lasers,SDLs),能在较高的 输出功率水平下,同时保持良好的光束质量 [6,7] 。其半导体量子阱材料构成的增益 介质具数十纳米的增益带宽,结合灵活的外部谐振腔结构,为高功率下较宽的波长 连续调谐提供了可能性 [8,9] 。 VECSEL 在产生绿光方面具有几个显著的优势。一是输出功率高,VECSEL 能 够以较高电光转换效率产生高功率的绿光输出 [10] 。二是光束质量好,VECSEL 产生 的绿光通常具有很好的光束质量,即具有接近衍射极限的较小发散角。三是波长可 连续调性 [11] ,VECSEL 可以利用外腔中的插入元件来实现激光波长的连续调谐。 近年来,在 1μm 波长附近的近红外可调谐 VECSEL 取得了不少进展。2010 年 Borgentun C [12] 等人采用直线谐振腔结构和 1 mm 厚的双折射滤波片(Birefringent Filter,BRF) ,实现了从 967 nm 到 1010 nm 的连续调谐。2011 年 Borgentun C [13] 等 人采用直线腔结构和 2 mm 厚的 BRF,实现了中心波长 995 nm 附近最大输出功率 7.5 W 和 32 nm 的波长调谐范围。2015 年 Nakdali D A [14] 等人采用直线腔和 1 mm 厚 的 BRF,得到了 37 nm 的波长调谐范围。2017 年 Broda A [15] 等人通过对增益芯片的 特殊设计,采用 V 型谐振腔中,在中心波长 985 nm 处,实现了 95 nm(937 nm ~ 1032 nm)波长调谐范围。2023 年 Qiu X L [16] 等采用直线腔和 1 mm 厚的 BRF,获 得了从 1044.5 nm 到 1092.1 nm 连续可调的波长覆盖。 在绿光波段,2008 年 Maclean A J [17] 等人使用 Z 型结构谐振腔及 4 mm 厚的 BRF,实现了 10 nm(526 nm ~ 536 nm)的波长连续可调谐,在调谐范围内输出功 率的最大值超过 1 W。2012 年 Lin J P [18] 等人利用 VECSEL 泵浦的腔内连续拉曼激 光器和温度调谐的 LBO 晶体,在绿光波段实现了 17.5 nm(548.5 nm ~ 566 nm)的 调谐。同年,Hein A [19] 等人采用 V 型结构谐振腔及 2 mm 厚的 BRF,在 513 nm ~ 535 nm 的绿光光谱范围内获得 22 nm 的调谐,并在 524.7 nm 处得到 4.1 W 的最大 输出功率。2014 年 Lukowski M [20] 等人报道了一种共线双波长 VECSEL,利用 T 型 结构谐振腔和 1 mm 厚度 BRF,获得了 5 nm 的调谐范围和超过 2 W 的绿光输出功 率。2019 年,Qiu X L [21] 等人在直线谐振腔中插入 LBO 晶体,利用 0.…”
Section: 引 言unclassified
“…275,276 Tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS) is a combination of the traditional laser absorption techniques with tunable diode lasers, which measures the absorption characteristics of the molecules by scanning across its particular central absorption peak. 277,278 TDLAS uses a laser light source that can be tunable over a small wavenumber range with a very narrow line width. One of the representative TDLAS applications for biological VOCs related research is the quan-tication of formaldehyde (CH 2 O).…”
Section: Reviewmentioning
confidence: 99%
“…And under natural conditions, there is no environment with water vapor concentration of 0 to build a reference optical path. However, we found that there was an absorption peak at 7306.75 cm -1 [12] , which is suitable for the measurement of H2O concentration through baseline inversion [13,14] .Set the pressure in the environmental parameters as 1atm and the optical path as 1 m. In HITRAN database and friend stations, the spectral related parameters in the wavelength range of 7142.85 cm -1 ~ 7352.94 cm -1 can be obtained. The Lorentz line type can be selected to calculate the absorption cross section, absorbance and absorption coefficient.…”
Section: Absorption Spectrum Analysismentioning
confidence: 99%