科研情况

传统气体浓度检测技术为基于朗伯比尔定律的光谱吸收强度检测法，即光在传输经过气体的过程中，光的强度会由于气体吸收，呈指数衰减。当气体浓度较低时，可以近似认为光强变化值与气体浓度成正比。而在气体浓度较高时，光强变化值将不再与气体浓度成正比，且此时气体浓度波动引起的光强波动非常小，可能导致无法从光强波动中观察出气体浓度的变化。这就限制了在高浓度情况下对气体浓度的精确测量。

基于Kramers-Kronig色散关系（K-K关系）的啁啾色散光谱（CLaDS）技术通过外差干涉的方法测量气体吸收引起的折射率波动，可以克服朗伯比尔定律的指数响应的限制，在很大的浓度范围内实现气体浓度的线性检测。

   激光从窄线宽DFB激光器（DL）中发出由单模光纤输出，输出光为单频光。单频光经过强度调制器（MZM）进行调制，调制器工作于载波抑制模式，输出光主要有三个频率的光组成，载波和两个变频。输出光经过分束器分成参考光和测量光，测量光经过气体吸收池到达测量路探测器，在探测器上产生测量干涉信号；同时，参考路的光经过光纤直接进入参考路探测器，产生参考干涉信号。通过相位卡及锁相放大器实现参考光和测量光二者之间相位差的测量，从而将气体吸收池中待测气体浓度测量出来。

CLaDS技术的最大优势在于摒弃基于气体吸收的强度测量方法，在浓度检测时不受浓度范围限制，且对光强波动等不敏感，可以在任意浓度范围内进行精确地线性测量。因而适用于高纯度气体的在线检测，如管道内气体浓度的精确检测。