【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于腔模信号调节，具体涉及一种基于平凸透镜和红外感光片的腔衰荡腔模调节方法。
技术介绍
1、为精确检测二氧化碳排放量和排放源，气体检测技术得到了大力的发展。传统的气体检测方法有电化学法、气相色谱法、接触燃烧法等。这些方法均需要进行采样分析，费时费力，响应速度慢，效率低，难实时地反映相关信息。
2、近年来，新型的激光吸收光谱技术越来越广泛的被应用于气体检测领域中，目前较成熟的有直接吸收光谱技术、波长调制技术、光声光谱技术等，但这些方法均因噪声或吸收路径较短，检测精度较低。而腔衰荡气体检测技术测量的是时间，对激光强度起伏噪声免疫，激光和待测介质在谐振腔中作用，使得其有非常长的吸收路径。这些优势使得腔衰荡气体检测技术的检测精度非常高，达到了ppb量级，备受人们欢迎。
3、模式匹配是将激光空间模式和谐振腔基模进行匹配，此处主要包括横模匹配和纵模匹配，纵模匹配是将满足驻波条件的激光耦合进入谐振腔，横模匹配是指令耦合进入谐振腔的激光在腔镜镜面处激光的等相位面曲率半径和腔镜曲率半径相同。只有腔横模和腔镜基模匹配时才能产生明显的腔模信号，在腔衰荡气体检测技术中，模式匹配的好坏将直接影响装置的检测精度。
4、由于大部分气体的光谱活跃波段都在红外波段，红外波段的光人眼无法观察，对此一般使用可见光波段的激光来调节。谐振腔是由两面高反镜组成的，腔镜在红外波段反射率较高，在可见光波段反射率较低。在调节腔模信号时，先调节后腔镜，再调节前腔镜。高反镜的厚度约为3-5毫米，当可见激光垂直于腔镜入射时，腔镜的前端面和
5、但是，上述谐振腔腔模调节方法成本较高，由于在腔衰荡气体检测技术中可见光激光器不是必需的，它只用来辅助调节光路，增加了系统的成本。另外，该谐振腔腔模调节方法不稳定，使用可见光激光器调节好光路后，用红外激光器替换可见光激光器的过程中，很难保证光路不变，不一定能够得到较好的腔模信号。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于平凸透镜和红外感光片的腔衰荡腔模调节方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、本专利技术提供了一种基于平凸透镜和红外感光片的腔衰荡腔模调节方法，适用于腔衰荡光电系统，所述腔衰荡光电系统包括：红外激光器，以及沿着所述红外激光器的输出激光的光路依次设置的谐振腔和光电探测器；所述腔衰荡腔模调节方法包括：
3、步骤1：利用红外感光片，确定所述红外激光器的输出激光的光路高度，得到标记有光路高度的红外感光片；
4、步骤2：利用所述标记有光路高度的红外感光片和平凸透镜，辅助调节所述谐振腔的腔镜在所述光路中的位置和角度，实现腔模信号的横模调节。
5、在本专利技术的一个实施例中，所述谐振腔是由靠近所述红外激光器的平面高反镜和靠近所述光电探测器的凹面高反镜形成的平凹腔。
6、在本专利技术的一个实施例中，所述基于平凸透镜和红外感光片的腔衰荡腔模调节方法，还包括：
7、步骤3：将所述光电探测器与示波器连接，对所述红外激光器进行外部三角波调制，以使得所述红外激光器的输出激光耦合进入所述谐振腔内，实现所述腔模信号的纵模调节。
8、在本专利技术的一个实施例中，所述步骤1包括：
9、步骤1.1：将所述红外感光片置于所述光路中，其中，所述红外感光片的感光面垂直于光路且朝向所述红外激光器；
10、步骤1.2：所述红外激光器的输出激光照射在所述红外感光片上，在所述红外感光片的感光面上形成光斑，确定所述红外激光器的输出激光的光路高度；
11、步骤1.3：在所述红外感光片上的光斑处开设与所述光斑直径一致的通孔，得到标记有光路高度的红外感光片。
12、在本专利技术的一个实施例中，所述步骤2包括：
13、步骤2.1：确定所述谐振腔的后腔镜的位置，在所述后腔镜的位置处放置平面高反镜；
14、步骤2.2：利用所述标记有光路高度的红外感光片，通过调整所述平面高反镜的角度，使得所述红外激光器的输出激光垂直入射所述平面高反镜，且所述平面高反镜的入射光束与其反射光束重合；
15、步骤2.3：将确定角度后的平面高反镜替换为平凸透镜，利用所述标记有光路高度的红外感光片，通过调整所述平凸透镜在垂直于所述光路的平面内的位置，使得所述红外激光器的输出激光在所述平凸透镜的入射位置为所述平凸透镜的中心；
16、步骤2.4：将确定位置后的平凸透镜替换为凹面高反镜；
17、步骤2.5：根据预设的所述谐振腔的腔长和所述谐振腔的后腔镜的位置，确定所述谐振腔的前腔镜的位置，在所述前腔镜的位置处放置所述平面高反镜；
18、步骤2.6：重复步骤2.2-步骤2.3，之后将确定位置后的平凸透镜替换为所述平面高反镜。
19、在本专利技术的一个实施例中，所述平面高反镜、所述平凸透镜和所述凹面高反镜具有相同的半径。
20、在本专利技术的一个实施例中，所述步骤2.2包括：
21、步骤2.21：将所述标记有光路高度的红外感光片放置在所述红外激光器与所述平面高反镜之间，所述标记有光路高度的红外感光片的感光面垂直于光路且朝向所述平面高反镜；
22、步骤2.22：所述红外激光器的输出激光穿过所述标记有光路高度的红外感光片上的通孔，照射到所述平面高反镜上被所述平面高反镜反射形成反射光束；
23、步骤2.23：沿着所述光路的方向，在所述红外激光器与所述平面高反镜之间移动所述标记有光路高度的红外感光片，调整所述平面高反镜的角度，使得所述标记有光路高度的红外感光片在所述红外激光器与所述平面高反镜之间的任一位置处，所述反射光束均能从所述标记有光路高度的红外感光片上的通孔通过，以确保所述红外激光器的输出激光垂直入射所述平面高反镜，且所述平面高反镜的入射光束与其反射光束重合。
24、在本专利技术的一个实施例中，所述步骤2.3包括：
25、步骤2.31：将确定角度后的平面高反镜替换为平凸透镜，所述平凸透镜的平面朝向所述红外激光器；
26、步骤2.32：将所述标记有光路高度的红外感光片放置在所述平凸透镜与所述光电探测器件之间，所述标记有光路高度的红外感光片的感光面垂直于光路且朝向所述平凸透镜；
27、步骤2.33：所述红外激光器的输出激光照射到所述平凸透镜上，光束发生偏折；
28、步骤2.34：沿着所述光路的方向，在所述平凸透镜与所述光电探测器件之间移动所述标记有光路高度的红外感光片，确保所述平凸透镜在所述光路上的位置不变，调整所述平凸透镜在垂直于所述光路的平面上的位置，使得所述标记有光路高度的红外感本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于平凸透镜和红外感光片的腔衰荡腔模调节方法，其特征在于，适用于腔衰荡光电系统，所述腔衰荡光电系统包括：红外激光器，以及沿着所述红外激光器的输出激光的光路依次设置的谐振腔和光电探测器；所述腔衰荡腔模调节方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于平凸透镜和红外感光片的腔衰荡腔模调节方法，其特征在于，所述谐振腔是由靠近所述红外激光器的平面高反镜和靠近所述光电探测器的凹面高反镜形成的平凹腔。
3.根据权利要求1所述的基于平凸透镜和红外感光片的腔衰荡腔模调节方法，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求1所述的基于平凸透镜和红外感光片的腔衰荡腔模调节方法，其特征在于，所述步骤1包括：
5.根据权利要求1所述的基于平凸透镜和红外感光片的腔衰荡腔模调节方法，其特征在于，所述步骤2包括：
6.根据权利要求5所述的基于平凸透镜和红外感光片的腔衰荡腔模调节方法，其特征在于，所述平面高反镜、所述平凸透镜和所述凹面高反镜具有相同的半径。
7.根据权利要求5所述的基于平凸透镜和红外感光片的腔衰荡腔模调节方法，其特征在于，所述步骤
8.根据权利要求5所述的基于平凸透镜和红外感光片的腔衰荡腔模调节方法，其特征在于，所述步骤2.3包括：
9.根据权利要求5所述的基于平凸透镜和红外感光片的腔衰荡腔模调节方法，其特征在于，还包括：
10.根据权利要求5所述的基于平凸透镜和红外感光片的腔衰荡腔模调节方法，其特征在于，还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于平凸透镜和红外感光片的腔衰荡腔模调节方法，其特征在于，适用于腔衰荡光电系统，所述腔衰荡光电系统包括：红外激光器，以及沿着所述红外激光器的输出激光的光路依次设置的谐振腔和光电探测器；所述腔衰荡腔模调节方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于平凸透镜和红外感光片的腔衰荡腔模调节方法，其特征在于，所述谐振腔是由靠近所述红外激光器的平面高反镜和靠近所述光电探测器的凹面高反镜形成的平凹腔。
3.根据权利要求1所述的基于平凸透镜和红外感光片的腔衰荡腔模调节方法，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求1所述的基于平凸透镜和红外感光片的腔衰荡腔模调节方法，其特征在于，所述步骤1包括：
5.根据权利要求1所述的基于平...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹旭坤，杨休，刘建鑫，周兴，王金寿，朱晨晨，陈柏松，李轩，邵晓鹏，
申请(专利权)人：西安电子科技大学杭州研究院，
类型：发明
国别省市：
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