Разработан новый спектрометр для лазерной гетеродинной спектроскопии высокого разрешения
Исследовательская группа под руководством профессора Гао Сяомина из Института физических наук Хэфэй Китайской академии наук разработала новый спектрометр, способный дистанционно измерять атмосферный метан (CH4), водяной пар (H2O) и закись азота (N2О) одновременно. Соответствующие результаты были опубликованы в Optics Express.
Принципиальная схема экспериментальной установки. Кредит: Сюэ Чжэньюэ
В среднем инфракрасном диапазоне из-за отсутствия зрелых волоконно-оптических компонентов или оптических волноводов для модуляции солнечного света обычно используются традиционные механические прерыватели, и миниатюризировать систему сложно.
Чтобы решить эту проблему, ученые разработали новый спектрометр. Он назывался двухканальным лазерным гетеродинным радиометром среднего инфракрасного диапазона на основе модулятора (МИР-ЛГР) и был основан на модуляторе микроэлектромеханической системы (МЭМС).
Ученые заменили традиционный механический прерыватель модулятором MEMS. «Это делает систему более стабильной и компактной», — сказал Сюэ Чжэнюэ, первый автор исследования.
Они также объединили два межполосных каскадных лазера, что позволило разработанному гетеродинному спектрометру одновременно измерять объемное соотношение смешивания CH4, H2O и N2O.
Путем инверсионных расчетов они получили лазерные гетеродинные спектры района Хэфэй. Согласно результатам эксперимента, измеренные объемные соотношения смешивания CH4, H2O и N2O хорошо согласуются с модельными спектрами атмосферного пропускания.
МИР-ЛГР на основе МЭМС-модулятора имеет большие перспективы применения. «Это исследование закладывает основу для дальнейшего развития портативных лазерных гетеродинных спектроскопических приборов с высоким спектральным разрешением для дистанционного зондирования атмосферных многокомпонентных газов », — сказал доцент Тан Ту.
Восстановленные вертикальные профили концентрации (a) CH4 , (b) водяного пара и (c) N2O. Предоставлено: Xue Zhenyue.
