专利名称：No的制作方法
技术领域：
本发明涉及D2的转动受激拉曼散射，产生的转动受激拉曼散射光及Nd:YAG三倍频激光作为NO2差分吸收探测的激光源，用于探测大气中NO2的浓度分布。
背景技术：
差分吸收方法探测大气中NO2浓度分布要求两个波长相近，且分别对应于NO2气体分子吸收峰和吸收谷的一对波长激光作为光源。目前，采用的光源有连续氙灯、半导体可调谐激光器、染料可调谐激光器、钛宝石可调谐激光器或Nd:YAG三倍频激光泵浦氘气(D2)和甲烷(CH1)产生振动拉曼频移分别获得其第一级斯托克斯光作为差分吸收探测的一对波长激光，等等。氙灯及半导体可调谐激光能量弱，信号信噪比小，测量精度和可靠性差；染料激光器和钛宝石激光器设备复杂，价格昂贵，操作繁琐，且输出的紫外波段激光中心波长不稳定、脉冲能量小，另外染料激光器还需要应用到一些含苯致癌物质，危害到操作人员的身体健康。Nd:YAG三倍频激光泵浦D2和CH4的方式，其工作原理是Nd:YAG三倍频线偏振激光(354.71nm)分别泵浦充有高压氘气(D2)和甲烷(CH1)的拉曼管，产生振动拉曼频移，分别获得其第一级斯托克斯光，对应波长分别为396.82nm和395.60nm，将其作为差分吸收探测NO2的一对波长激光。该方法泵浦充有不同气体的两根拉曼管，提高了设备的复杂性，同时也很难保证经两根拉曼管出射的散射光的同轴性或平行性，增加了光路调整的难度。另外，在使用时，如果采用两个泵浦源分别泵浦两根拉曼管，则势必增加了成本；如果采用一个泵浦源分时泵浦两根拉曼管，则很难保证测量的同时性。
发明内容
为了降低差分吸收探测NO2激光源的成本，简化其设备装置，提高光源的中心波长稳定性，达到两波长激光同轴和同时输出，本发明提出了一对新波长转动拉曼激光源的方法及其装置，具有成本低、中心波长稳定、线宽窄、同轴性好、NO2气体分子在该对波长激光处存在较大吸收截面差，且该对波长激光同时输出等特点。
本发明所采用的技术方案是NO2差分吸收探测的一对新波长转动拉曼激光源方法Nd:YAG激光器产生的1064nm基频光经二倍频、三倍频和初次滤光片，滤除剩余的1064nm基频激光和532nm二倍频激光，得到纯净的线偏振354.71nm三倍频激光；线偏振态的三倍频激光经过1/4波片转化为圆偏振态的三倍频激光；然后，圆偏振态的三倍频激光经透镜聚焦泵浦充有高压D2的拉曼管，产生受激拉曼散射。
其受激拉曼散射公式为υmn＝υP+mυV+nυR式中，υP、υV、υR和υmn分别表示泵浦激光的波数1354.71nm=28191.78cm-1,]]>D2的振动拉曼频移波数2991.39cm-1、D2的转动拉曼频移波数414.64cm-1和散射光的波数，m、n分别为振动拉曼频移级次和转动拉曼频移级次，且m，n＝0，±1，±2......
由于采用了圆偏振态的泵浦激光，因此，振动受激拉曼散射产生的同时，转动受激拉曼散射也被激发，从而产生不同级次的振转拉曼散射光。取m＝0，n＝1，计算可得第一级纯转动拉曼散射光波数为υ01＝27777.1cm-1，换算成波长，即360.00nm。
聚焦泵浦D2产生的不同级次的振转拉曼散射光和剩余三倍频激光经另一块透镜准直输出；再经二次滤光片选择出剩余354.71nm三倍频激光和360.00nm第一级转动拉曼散射光，即为所需的波长对激光。所述的354.71nm三倍频激光和360.00nm第一级转动拉曼散射光的波长分别处于NO2气体分子吸收谱线的一个波峰和波谷处，两者存在着较大的吸收截面差(见图1)，且中心波长相近，因此将它们分别作为差分吸收探测NO2的强吸收和弱吸收激光源。
本发明还要提供NO2差分吸收探测的一对新波长转动拉曼激光源装置，包括依次设置的Nd:YAG激光器、二倍频晶体、三倍频晶体、初次滤光片、1/4波片、第一凸透镜、拉曼管、第二凸透镜和二次滤光片；所述的初次滤光片对354.71nm波长激光高反，对1064/532nm波长激光高透，所述的二次滤光片对354.71/360.00nm波长激光高反，其它波长激光高透。
本发明的有益效果是，提出了NO2差分吸收探测的一对新波长转动拉曼激光源，降低了现有差分吸收探测NO2浓度分布的激光源成本，具有设备简单、成本低，激光中心波长稳定、线宽窄、同轴性好，NO2气体分子在该对波长激光处存在较大吸收截面差，且该对波长激光同时输出等特点。
图1是NO2气体分子吸收谱线图。
图2是本发明的结构示意图。
具体实施例方式
图2所示，本发明的NO2差分吸收探测的一对新波长转动拉曼激光源装置，包括1Nd:YAG激光器，输出激光波长为1064nm；2二倍频晶体(SHG)；3三倍频晶体(THG)；4相互垂直的一对45度角滤光片，对354.71nm波长激光高反，对1064/532nm波长激光高透；51/4波片(针对354.71nm波长)；6凸透镜；7拉曼管(Raman cell，充有高压D2)；8相互平行的一对45度角滤光片，对354.71/360.00nm波长激光高反，其它波长激光高透。
NO2差分吸收探测的一对新波长转动拉曼激光源方法，Nd:YAG激光器产生的1064nm基频光经二倍频、三倍频和一对45度角滤光片，滤除剩余的1064nm基频激光和532nm二倍频激光，得到纯净的354.71nm线偏振态的三倍频激光；线偏振态的354.71nm三倍频激光经过1/4波片转化为圆偏振态的三倍频激光；然后，圆偏振态的354.71nm三倍频激光经透镜聚焦泵浦充有高压D2的拉曼管，产生转动受激拉曼散射，其散射光和剩余354.71nm三倍频激光经另一块透镜准直输出；再经滤光片选择出剩余354.71nm三倍频激光和360.00nm第一级转动斯托克斯光，即为所需的波长对激光，可分别作为差分吸收探测NO2的强吸收和弱吸收激光源。
权利要求
1.NO2差分吸收探测的一对新波长转动拉曼激光源方法，其特征在于Nd:YAG激光器产生的基频光经二倍频、三倍频和初次滤光片，滤除剩余的基频激光和二倍频激光，得到纯净的线偏振态的354.71nm三倍频激光；线偏振态的354.71nm三倍频激光经过1/4波片转化为圆偏振态的354.71nm三倍频激光；然后，圆偏振态的354.71nm三倍频激光经透镜聚焦泵浦充有高压D2的拉曼管，产生转动受激拉曼散射，其散射光和剩余三倍频激光经另一块透镜准直输出；再经二次滤光片选择出剩余354.71nm三倍频激光和360.00nm第一级转动拉曼散射光，将之作为NO2差分吸收探测所需的波长对激光。
2.NO2差分吸收探测的一对新波长转动拉曼激光源装置，其特征在于包括依次设置的Nd:YAG激光器、二倍频晶体、三倍频晶体、初次滤光片、1/4波片、第一凸透镜、拉曼管、第二凸透镜和二次滤光片；所述的初次滤光片对354.71nm波长激光高反，对1064/532nm波长激光高透，所述的二次滤光片对354.71/360.00nm波长激光高反，其它波长激光高透。
全文摘要
差分吸收探测NO
文档编号G01N21/63GK1681170SQ20051004924
公开日2005年10月12日 申请日期2005年1月27日 优先权日2005年1月27日
发明者徐贲, 方达伟, 张在宣, 金永兴, 杨凯, 崔巍攀, 李波 申请人:中国计量学院