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微型结构光纤光谱小秘密

 发布时间:2021-05-24 点击量:69
   NIR-M-F1是一款极为小巧的光纤型近红外光谱仪,具有行业通用的标准SMA905接口,可用于替代价格昂贵的传统近红外光纤光谱仪。光纤接口特别适用于各类光路搭建,用于反射、透射/吸光度及光源测量。近红光谱仪微型光纤式模块

 


   直接吸收光谱技术基于比尔-朗伯定律,P = P0(v)exp[-α(v)γCL]。当特定频率(v)的激光通过待测物质时,一部分光能量被吸收,造成透射光功率的降低。通过分析透射谱可以确定待测物质的浓度(C)和种类。微纳结构光纤光模场与待测样品重叠效率(γ)高, 作用距离(L)长,可以增大吸收信号,提高探测灵敏度。
   光热/光声光谱技术是一种间接测量光谱吸收的方法,通常采用泵浦-探测方案。波长或功率调制的泵浦光经样品吸收后,产生温度变化或者发射声波,引起探测光相位变化。通过干涉解调相位的变化可以获得待测物质的种类和浓度。和强度探测相比,相位检测灵敏度高、动态范围大。光热/光声相位调制信号正比于泵浦光功率密度和气体吸收长度。
   空芯光纤中光与气体作用距离长,基模模场的面积比自由空间光束要小得多。对同样的泵浦光功率,光纤中心点的温度可以比自由光束的温度要高的多。同时,空芯光纤中气体的热传导特性使得光热相位调制幅度在高频部分(10-100 kHz)比空间光学系统大;因此在这一频段工作, 可以提高检测的信噪比。作者团队利用5-15 cm 的空芯光纤作为样品池,实现了多种气体的高灵敏度(ppb量级)检测,包括乙炔,氨气, 甲烷, 乙烷 , 乙烯和二氧化碳等。
   拉曼光谱技术也采用泵浦-探测方案。当泵浦光和探测光的频率差与样品中待测物质的拉曼频移相匹配时,会产生拉曼增益和色散, 同时放大探测光的功率和调制探测光的相位。然而,由于气体分子的拉曼散射截面非常小,导致拉曼信号通常很微弱。微纳结构光纤模场面积小,增益距离长的特点,可以大大提高拉曼信号激发和收集的效率。