第34卷，第6期 2014年6月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol, 34,No, 6,pp1456-1459
June,2014
光纤频率调制光谱技术中残余幅度调制特性的研究
区刚，马维光，谭巍，李志新，董，张雷，尹王保，贾锁堂
付小芳，赵
量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西大学激光光谱研究所，山西太原030006
摘要题率调制光谱(FMS)技术不仅可以用来同时测量原子和分子的吸收和色散，还是噪声免疫腔增强光外差分子光谱(NICE-OHMS)的关键技术，由于光纤器件的引人或光源输出光的偏振态不稳定等因素会诱发残余幅度调制(RAM)，RAM的产生使得FMS技术在衰量气体检测中的应用受到极大的限制，固此研究光纤FMS申RAM的特性具有非需重要的意义。研究首先通过理论分析了无吸收时的FMS信号的线型及RAM的影响因系，实验测量无吸收时输人偏振方向和输出偏振方向及电光调制器（EOM)温度对光纤 FMS中RAM的影响，均与RAM存在线型关系，验证了理论分析结果，并为RAM的抑制工作以及基于 RAM的其他应用提供了依据。
关键词频率调制光谱；残余幅度调制；光纤；电光调制器
中图分类号：O433.1
引言
文献标识码：A
D0I: 10. 3964/j. issn. 10000593( 2014)06145604
灵敏度更高的技术又结构简单，因此成为下一走向实用的光谱测量技术之一，因此对其性能的研究其有重要的实际意义。在实际领域的测量应用中，光纤器件的引入不仅可以简
激光光谱技术凭借其高灵、高分辨率、可实时检测、稳定性好及响应速度快的特点被越来越广泛地应用于大气污染衰量气体监测以及各种工业气体的检测。激光光谱技术是通过激光与分子相互作用来获得目标气体浓度的检测技术，其最小可探测吸收范围为10-3～10-1"，可以满足各种不同领域对气体探测灵敏度的需求，但其技术复杂程度随着灵敏度的增高在增大。通常提高探测灵敏度的方式主要有：（1）选择强的吸收线；（2）增长气体的吸收路径：（3）降低探测过程的噪声，频率调制光谱(FMS)技术[3.4]，通过将吸收信号加载到高频段进行探测来降低探测噪声提高信噪比，其最小可探测吸收达到10-"。腔增强吸收光(CEAS)利用多通道池或F-P腔吸收池等可以增加激光与气体相互作用长度，其最小可探测吸收达到10-"以上。结合FMS和CEAS的噪声免疫腔增强光外差分子光谱(NICE-OHMS)技术，不仅可以降低探测噪声，同时可以增长激光与气体的相互作用路径，其最小可探测吸收达到10-1[56}，是目前探测灵敏度最高的激光光谱技术
相比于直接吸收光谱（DAS)技术和波长调制光谱(WMS)技术，FMS具有更高的探测灵敏度，但相比于其他收稿日期：2013-08-06，修订日期：2013-11-18
化装备，同时可以降低系统的复杂性，因此发展光纤化的 FMS技术成为了一个新的方向。然面，FMS系统中光纤器件的引人以及光源输出光的偏振态不稳定等因固素使得输人到光纤电光调制器(EOM)的线偏振激光方向与调制方向不致，由于电光晶体双折射效应的影响，激光在调制和垂直调制两个特定方向的折射率不同，从而两个方向上的传输相位不同，使得输出的FMS信号存在一个直流偏置，同时造成 FMS信号线型扭曲78，这种现象被称为残余幅度调制(RAM)"，其中直流偏置和线型扭曲的存在使得后续信号处理和浓度测量存在较大误差，因此，RAM的产生使得光纤FMS技术在痕量气体检测中的应用受到极大的限制，这
使得对光纤FMS技术中RAM特性的研究尤为重要 1
理论分析
通常情况下，激光器输出线偏振光的偏振方向不能完全沿EOM的e轴方向入射且与o轴成α角，当该束频率为o，幅度为E，的激光场E。e"入射到EOM后，光场会沿o轴和 2轴分解为
基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（2012CB921603），国家自然科学基金项目（61127017，61178009，61108030，61275213，
61205216，61378047），山西省青年科学基金项目（2012021022-1)资助
作者简介：付小芳，女，1987年生，山西大学光光谱研究所硕士研究生
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