研究人员设计出新型双共振光声气体传感器

基于光声光谱(PAS)的气体传感器具有可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)的优点，如高灵敏度、高选择性和宽动态范围。在实际应用中对传感器性能的要求越来越高。

许多工作都集中在声谐振器以增强声波或光学谐振器以增强光波。但是，灵敏度和动态范围不能同时提高。

在最近发表在光声学上的一项研究中，中国科学院(CAS)长春光学精密机械与物理研究所(CIOMP)的王震博士和王强教授开发了一种基于双谐振PAS的新型气体传感器，它在厘米长的配置中结合了光学和声学谐振器，并利用了双驻波效应。声波和光波都显着增强了几个数量级。

通过入射激光频率与光学谐振腔的纵向腔模之间的谐振，一对谐振腔镜形成光驻波。高精密度光学谐振器可以显着增加激光功率，它直接放大光声信号。入射激光的强度调制具有与换能器相同的谐振频率。产生的声波在专门设计的一维声谐振器中增强了两个数量级。

在相同的实验条件下测量了三种不同配置的C2H2线在1531.6nm处的PAS-1f信号。组合的光声放大提供了105的增强因子。用不同的C2H2/N2混合物测试传感器的线性响应，传感器在1ppb到50ppm范围内表现出非常好的线性响应。进行Allan-Werle偏差分析以评估长期稳定性和最小检测限。在平均时间为300s时，噪声等效浓度(NEC)可以提高到0.5ppt，导致NEA系数为5.7×10-13cm-1.结果，所提出的光声气体传感器实现了1.0×108的动态范围。

与最先进的PAS气体传感器相比，开发的传感器实现了创纪录的灵敏度和动态范围，为科学探索提供了有力的工具。

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