第32卷，第5期 2012年5月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.32,No. 5,pp1334-1338
May,2012
频率调制强吸收光谱中残余幅度调制的理论分析
张虎"，张永智”，尹朝霞"，王晓波”，马维光2
1.山西大学计算机与信息校术学院，山西太原030006
2.山西大学徽光光谱实骏室，山西太原030006 3.山西大学附属中学，山西太原030006
O 使频率调制(FM)光谱技术在微量气体检测中的应用受到极大的限制。基于光场与晶体相互作用及光学干涉原理推导出存在RAM时FM光谱的线型表达式，确定出输人线偏光角度、EOM中双折射效应、FM系数等是影剩线型的主要闪素，且当人射以M光的偏振角度需离调制问越大，双折射效应引起的特征偏振方向相位差越大，线型扭曲越严重；同时在FM色散光谱中存在一个受两者影响的直流偏置；最后给出通过何服控制这两过程可以达到抑制RAM的目的。这些现象及线型的分析将为基于光纤器件的FM光谱提供必要的理论支持。
关键词频率调制光谱；残余幅度调制；电光调制器；光谱线型
中图分类号：O433.1；TN247
引言
文献标识码：A
目前污染、有毒及危险气体对人类的影响日益严重，迫切需要发展高灵敏微量气体检测的实用技术。传统的气体检测技术如电化学式()、气相色谱式()、接触燃烧式()、热导式(以及红外宽带光源吸收式()等大多需要进行采样分析，费时费力，响应速度慢，效率低，难以实时地反映现场信息。激光吸收光讲技术由于其具有可在线、实时、高灵缴的技术特点被广泛的应用到相关领域，但是在一些如潮混、多尘、温度变化大的恶劣环境下（如煤矿、火山口、太空等），光源不能稳定工作，另外由于电信号需要进人现场使得抗干扰性能差而且做不到本质防爆，光纤器件的引人可以根本解决这些问题。目前发展起来的激光光谱技术主要包括直接吸收光谱(DAS)技术（～10-3)[")、波长（频率）调制光谱技术(～10**)t、腔增强吸收光谱(CEAS)技术（～10+~ 10-")[,10]以及结合后两项技术的噪声免疫腔增强光外差分子光谱(NICE-OHMS)技术(～10-11)-H)，这样一个大的测量范围可以满足不同领域对灵数度的需求，然面由于技术的复杂性，目前只有DAS技术完全实用化，面基于波长调制光谱(WMS)技术的仪器也在研制当中，
DOI; 10. 3964/j, issn. 1000-0593(2012)05-1334-05
频率调制(FMD光谱技术不仅是一种比直接吸收光谱技术和波长调制光谱技术灵敏度更高的测量技术，同时也是 NICE-OHMS的关键技术。目前商品化的光纤电光调制器(fiber-EOM)、光纤环形器（fiber-Circulator）、光纤分束器(fiber-divider）、光纤耦合的探测器（fibercoupleddetector）等器件的出现使FM光谱技术全光纤化成为了可能。FM光谱是利用EOM将线偏振激光进行调制后通过吸收样品池入射到高频探测器，最后采用调制信号对探测信号进行解调来获得FM光谱信号，通过选择两者不同的相位关系来获得样品的吸收或者色政信号。然而当线偏报激光的偏振方向与 EOM的调制方向(通常为聚直方向或非寻常轴向)不一致时，由于电光品体在竖直和水平两个待定方向的折射率不同，使得两个偏报方向光具有不同的传输相位，从而在FM信号中出现了一个依赖于两个折射率差的直流偏置，同时FM光谱线型会发生畸变，这种现象称为残余幅度调制(RAM)，由于在光纤系统中的激光偏振方向很难控制，因此这一现象尤为严重，不论人射到EOM前线偏损激光是通过单模光纤还是保偏光纤，传输过程中都会出现偏派态或偏振方向的变化。而这种RAM极易受到环境的形变以及温度等的影响、使 FM技术很难在实际检测当中发挥作用。另外在对实际样品进行测的过程很容易遇到强吸收的情况，面强吸收具有与
收稿日期：2011-10-10，修订日期：2012-01-16
基金项目：国家自然科学基金项目（61178009，60908019，61005053)和山西省青年基金项目(2010021003-3)资助
作者简介：张虎，1979年生，山西大学计算机与信息技术季院讲师
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