基于寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器的?；愤b感探測方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開基于寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器的?；愤b感探測方法和裝置，該裝置包括：波長可調(diào)諧的量子級聯(lián)激光器、離軸拋物面鏡、卡塞格林望遠鏡接收系統(tǒng)、微懸臂梁?邁克爾遜干涉系統(tǒng)、基于計算機的信號處理單元；寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器發(fā)射可調(diào)諧脈沖光經(jīng)離軸拋物面鏡反射到目標(biāo)氣體，反射或散射回的激光經(jīng)望遠鏡接收系統(tǒng)收集后聚焦到微懸臂梁表面，其振動信息由邁克爾遜干涉計解調(diào)獲得，光電探測器將干涉光信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)信號采集和分析系統(tǒng)反演出?；贩N類和濃度信息。本發(fā)明可實現(xiàn)微弱光信號的高靈敏度檢測，測量精度高，可同時檢測多種?；?，裝置結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單、便攜性和實用性強。
【專利說明】
基于寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器的?；愤b感探測方法和 裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于激光遙感探測技術(shù)領(lǐng)域和危化品檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于寬調(diào)諧 外腔式量子級聯(lián)激光器的?；愤b感探測方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在各類社會矛盾凸顯，暴恐突現(xiàn)的今天，危險化學(xué)品造成的社會公共安全問題引 起了社會各界的廣泛重視。尤其是2001年美國911事件，2005年倫敦七七爆炸案，2013年波 士頓馬拉松爆炸案等恐怖事件后，如何快速有效探測易燃易爆物和化學(xué)戰(zhàn)劑成為各國公共 安全領(lǐng)域亟待解決的重大問題。研制快速，高效、準(zhǔn)確的危化品遠距離檢測早期預(yù)警系統(tǒng)對 提高我國公共安全防范能力和保障人民生命安全具有重要的現(xiàn)實意義。
[0003] 目前，國內(nèi)外所采用的?；窓z測技術(shù)主要有各種光譜分析技術(shù)、氣相色譜技術(shù)、 離子迀移譜技術(shù)、聲表面波技術(shù)、微電機系統(tǒng)傳感技術(shù)、質(zhì)譜法、熒光傳感技術(shù)、生物傳感器 等。依據(jù)檢測方式主要分為接觸式和非接觸式兩種。將激光吸收光譜分析技術(shù)用于安全檢 測領(lǐng)域，具有獨特的優(yōu)勢：1)不同危化品成分在紅外波段具有不同的特征吸收"指紋譜"，據(jù) 此可實現(xiàn)不同種類危化品的成分鑒別；2)響應(yīng)速度快，靈敏度高；3)非接觸式探測，保障檢 測人員人身安全。
[0004] 申請?zhí)?01010583546.6的中國專利公開了基于中紅外量子級聯(lián)激光器，利用直接 吸收光譜技術(shù)檢測痕量氣體的方法；申請?zhí)?01510056466.8的中國專利公開了基于中紅外 量子級聯(lián)激光器，并結(jié)合波長解調(diào)技術(shù)探測痕量氣體的方法;前者需將待測氣體抽入吸收 池內(nèi)檢測，后者雖可檢測開放大氣，但只能用于固定點監(jiān)測，移動性差，操作繁瑣，以上兩種 專利都是非遙感式探測；申請?zhí)?01110188274.4的中國專利采用0P0激光器作為激光發(fā)射 源，激光雷達接受系統(tǒng)接收回波，光電探測系統(tǒng)解調(diào)光信號，利用激光雷達的差分吸收測量 大氣中爆炸敏感物質(zhì)如丙酮濃度，一次只能探測單一成分;上述方法均以吸收光譜技術(shù)為 基礎(chǔ)，直接利用光電探測器或結(jié)合波長調(diào)制技術(shù)(數(shù)字鎖相放大器)解調(diào)光信號，再進行氣 體種類和濃度信息反演。
[0005] 然而，針對爆炸物和?；窓z測這一生命攸關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，現(xiàn)有遙感探測技術(shù)的 測量精度，尤其是對微弱信號的響應(yīng)和探測靈敏度尚需大幅度提高，可同時檢測的危化品 成分種類較為單一，且裝置和光路設(shè)計往往較為復(fù)雜，可操作性和實用性不強。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種基于寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器的 ?；愤b感探測方法及裝置，其可實現(xiàn)微弱光信號的高靈敏度檢測，可同時檢測多種?；?品，具有測量精度高，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可操作性和實用性強之優(yōu)點。
[0007] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種基于寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器的?；愤b 感探測方法，包括以下步驟：
[0008] (1)以波長可調(diào)諧的脈沖式外腔量子級聯(lián)激光作為激發(fā)光源，根據(jù)目標(biāo)氣體"指紋 譜"特性選擇匹配的激光發(fā)射波段，通過離軸拋物面鏡聚焦準(zhǔn)直后反射到目標(biāo)氣體表面；
[0009] (2)上述反射或散射光通過激光收發(fā)同軸的卡塞格林望遠鏡接收后聚焦到微懸臂 梁表面；
[0010] (3)微懸臂梁-邁克爾遜干涉系統(tǒng)工作:微懸臂梁的諧振信息通過邁克爾遜相位干 涉計解調(diào)獲得；
[0011] (4)上述電信號輸入基于計算機的信號采集和分析系統(tǒng)，通過相關(guān)信號處理算法 處理后與危化品吸收光譜數(shù)據(jù)庫比對，鑒別出?；肺镔|(zhì)種類和濃度信息；
[0012] 其中：
[0013] 步驟(1)所述脈沖式外腔量子級聯(lián)激光中心輻射波長為5~13mi，波長調(diào)諧范圍可 達± 150cm-1，脈沖重復(fù)率可達3MHz量級；
[0014] 步驟（1)所述激光與所述離軸拋物面鏡與所述離軸拋物面鏡之間的入射角和反射 角呈45° ;
[0015] 步驟（1)所述離軸拋物面鏡聚焦準(zhǔn)直后的反射光與步驟(2)所述望遠鏡激光接收 系統(tǒng)光路同軸，并沿其軸心方向傳播；
[0016] 步驟(2)所述卡塞格林望遠鏡鍍有中紅外增透膜，以增強目標(biāo)氣體反射和散射光 收集效率；
[0017] 步驟(2)和步驟(3)所述微懸臂梁設(shè)置于所述卡塞格林望遠鏡焦點處。
[0018] 具體地，步驟(3)中諧振信息獲取方法為:所述干涉計中的可見光半導(dǎo)體激光器輸 出的激光經(jīng)分束器分成兩束光路，一束經(jīng)所述分束器反射后到達所述干涉計中的平面反射 鏡，反射回所述分束器，再通過該分束器到達光電探測器，另一束通過所述分束器射至所述 微懸臂梁表面，再反射回所述分束器，經(jīng)該分束器反射至光電探測器，兩束光在相遇時形成 干涉，光電探測器將所獲干涉光信號轉(zhuǎn)化為電信號。
[0019] 或者具體地，步驟(3)中諧振信息獲取方法為:所述干涉計中的可見光半導(dǎo)體激光 器輸出的激光經(jīng)光纖耦合器分成兩束光路，一束經(jīng)所述光纖耦合器到達光纖反射面，反射 回所述光纖耦合器，再通過該光纖耦合器到達所述光電探測器，另一束通過所述光纖耦合 器和光纖準(zhǔn)直器到達微懸臂梁表面，再經(jīng)所述光纖準(zhǔn)直器反射回所述光纖耦合器，經(jīng)該光 纖耦合器到達所述光電探測器。
[0020] 進一步地，所述方法還包括在目標(biāo)氣體濃度超過一定濃度時做出相應(yīng)預(yù)警和報警 處理。
[0021] 進一步地，所述方法能同時檢測若干種危化品氣體，所述氣體包括TNT、RDX、TATP、 PETN、乙醇、丙酮中的一種或幾種。
[0022] 具體地，所述方法采用基于小波變換的背景扣除技術(shù)和小波去噪技術(shù)實現(xiàn)背景信 號扣除和噪聲分離，并采用主成分分析法鑒別同時存在的若干種氣體的特征吸收"指紋 譜"。
[0023] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種實現(xiàn)上述方法的基于寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激 光器的危化品遙感探測裝置，其按照光傳輸路徑依次包括：
[0024] (1)波長可調(diào)諧的脈沖式外腔量子級聯(lián)激光器；
[0025] (2)離軸拋物面鏡；
[0026] (3)卡塞格林望遠鏡激光接收系統(tǒng)；
[0027] (4)微懸臂梁-邁克爾遜干涉系統(tǒng)；
[0028] (5)基于計算機的信號處理和分析單元；
[0029] 具體地，所述微懸臂梁-邁克爾遜干涉系統(tǒng)包括可見光半導(dǎo)體激光器、分束器、平 面反射鏡、微懸臂梁、光電探測器；
[0030] 或者具體地，所述微懸臂梁-邁克爾遜干涉系統(tǒng)包括可見光半導(dǎo)體激光器、光纖耦 合器、光纖反射面、光纖準(zhǔn)直器、微懸臂梁、光電探測器。
[0031] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0032] 本發(fā)明首次將新型外腔式中紅外量子級聯(lián)激光吸收光譜技術(shù)和基于微懸臂梁的 邁克爾遜相位干涉技術(shù)創(chuàng)造性地相結(jié)合，采用特定光路設(shè)計測量危化品紅外"指紋"吸收光 譜，配合小波變換背景扣除技術(shù)和小波去噪技術(shù)，以及主成分分析算法鑒別同時存在的若 干種氣體，籍此反演出危化品種類和濃度。
[0033] (1)以高重復(fù)率、寬調(diào)諧范圍的脈沖模式外腔量子級聯(lián)激光器作為激光光源，相比 于現(xiàn)有技術(shù)中單一成分的爆炸物探測裝置(如申請?zhí)?01110188274.4的中國專利中公開的 0P0激光器），本發(fā)明可實現(xiàn)多種?；烦煞滞瑫r檢測和鑒別，在實際應(yīng)用中降低漏報概率， 高重復(fù)率的脈沖激光可在短時間內(nèi)完成數(shù)千次信號平均，提高測量精度。
[0034] (2)特別設(shè)計鍍有中紅外增透膜的望遠鏡激光接收系統(tǒng)，有效增強不同距離處目 標(biāo)物反射和散射光的收集效率。
[0035] (3)與傳統(tǒng)方法中直接利用光電探測器或結(jié)合波長調(diào)制技術(shù)的解調(diào)方式相比，將 微懸臂梁和邁克爾遜相位干涉系統(tǒng)有機結(jié)合作為反射光和散射光探測器，二者協(xié)同作用， 可大幅度提高系統(tǒng)對微弱信號的響應(yīng)靈敏度及探測靈敏度，且具有無帶寬限制，適用于任 何波段的激光光源之優(yōu)點；此外，微懸臂梁-邁克爾遜干涉系統(tǒng)還可采用全光纖式結(jié)構(gòu)，使 結(jié)構(gòu)更加緊湊，光路調(diào)節(jié)更加方便。
[0036] (4)采用獨特的光路設(shè)計，實現(xiàn)發(fā)射和接收光路一體化，將各工作單元聯(lián)接為一個 高效工作統(tǒng)一體，裝置結(jié)構(gòu)緊湊，便攜性強，操作簡單，在?；愤b感探測方面具有很強的 實用性，能大大提高爆炸物和?；返念A(yù)警及報警效率。
【附圖說明】
[0037] 圖1為基于寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器的?；愤b感探測裝置實施例示意圖 (微懸臂梁-邁克爾遜干涉系統(tǒng)為自由空間結(jié)構(gòu)）；其中，1:寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器， 2:離軸拋物面鏡，3:卡塞格林望遠鏡激光接收系統(tǒng)，4:微懸臂梁，5:可見光半導(dǎo)體激光器、 6:分束器，7:平面反射鏡，8:光電探測器，9:信號采集和分析系統(tǒng)，10:待檢測目標(biāo)氣體、A: 激光脈沖、B:干涉光信號。
[0038] 圖2為基于寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器的危化品遙感探測裝置實施例示意圖 (微懸臂梁-邁克爾遜干涉系統(tǒng)為全光纖結(jié)構(gòu)）；其中：1' ：寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器， 2' ：離軸拋物面鏡，3' ：卡塞格林望遠鏡激光接收系統(tǒng)，4' ：微懸臂梁，5' ：可見光半導(dǎo)體激光 器，6' ：光纖耦合器，7' ：光纖反射面，8' ：光電探測器，9' ：信號采集和分析系統(tǒng)，10' ：光纖準(zhǔn) 直器，11' ：待檢測目標(biāo)氣體，A:激光脈沖。
[0039]圖3為實施例測量的丙酮和乙醇吸收光譜示意圖。
[0040]圖4為本實施例采用的小波背景扣除和噪聲分離方法示意圖。
[0041 ]圖5為本實施例采用的主成分分析算法流程圖。
【具體實施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步說明，但不對本發(fā) 明的權(quán)利要求做任何限定。
[0043] 如圖1所示，以同時檢測TNT、RDX、TATP、PETN、乙醇、丙酮危化品的揮發(fā)氣體為例， 本實施例基于寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器的?；愤b感探測裝置按照光傳輸路徑依次 包括:寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器1(波長調(diào)諧范圍6.9~8.8圓，脈沖重復(fù)率可達3MHz，平 均功率20mW)、離軸拋物面鏡2、卡塞格林望遠鏡激光接收系統(tǒng)3(鍍有中紅外增透膜，口徑 100mm，焦距300mm)、微懸臂梁4(材質(zhì):穩(wěn)定性較好的氮化娃）、可見光半導(dǎo)體激光器5(波長 650nm)、分束器6、平面反射鏡7、光電探測器8、信號米集和分析系統(tǒng)9。
[0044]寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器1、離軸拋物面鏡2、卡塞格林望遠鏡激光接收系統(tǒng)3 及待檢測目標(biāo)氣體10的位置設(shè)計如下：寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)器1發(fā)射激光與離軸拋物面 鏡2之間的入射角和反射角呈45°，離軸拋物面鏡2聚焦準(zhǔn)直后的反射光與卡塞格林望遠鏡 激光接收系統(tǒng)3光路同軸，并沿其軸心方向傳播。
[0045] 微懸臂梁4、可見光半導(dǎo)體激光器5、分束器6、平面反射鏡7、光電探測器8構(gòu)成微懸 臂梁-邁克爾遜干涉系統(tǒng)，為自由空間結(jié)構(gòu)9,微懸臂梁4位于卡塞格林望遠鏡激光接收系統(tǒng) 3的焦點處。
[0046] 本實施例方法步驟如下：
[0047] (1)波長可調(diào)諧的寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器1發(fā)射激光(激光器波長在其調(diào)諧 范圍6.9~8.8mi之間來回掃描，激光波長調(diào)諧率SScnfVms ;脈沖寬度200ns ;平均功率 20mW)，通過離軸拋物面鏡2聚焦準(zhǔn)直后反射到目標(biāo)氣體10表面；
[0048] (2)目標(biāo)氣體10的反射或散射光通過卡塞格林望遠鏡接收系統(tǒng)3接收后聚焦到微 懸臂梁4表面；
[0049] (3)微懸臂梁-邁克爾遜干涉系統(tǒng)工作:微懸臂梁4的諧振信息(包括振動強度和頻 率）由邁克爾遜相位干涉計解調(diào)獲得，其中，獲取所述諧振信息的方法為:可見光半導(dǎo)體激 光器5輸出的激光經(jīng)分束器6分成兩束光路，一束經(jīng)分束器6反射后到達平面反射鏡7，反射 回分束器6,再通過分束器6到達光電探測器8,為光束h，另一束通過分束器6射至微懸臂梁 4表面，再反射回分束器6,經(jīng)分束器6反射至光電探測器8,為光束I 2，I#PI2同向且同光路傳 輸，發(fā)生干涉，其干涉光的強度為1〇。
[0050] 當(dāng)微懸臂梁4未發(fā)生振動時，如下式：
(1. 1)
[0052] 式中A 表示兩束相干光干涉時的相位差。
[0053]當(dāng)微懸臂梁4發(fā)生振動，光束12的光程將會發(fā)生變化，此時在兩束光相干涉處，12 可以表示為：
[0054] l2 = A2 cos( 〇 ⑴+傘 2) (1.2)
[0055] 式(1.2)中co⑴為由于微懸臂梁4振動，使得12的相位隨著時間發(fā)生的變化。
[0056]此時，式（1.1)就會發(fā)生變化，如下式：
(1.3)
[0058] 從式（1.3)可以看到，兩束光相干涉后的干涉光強度隨著兩束光的相位差的改變 而變化。光電探測器8將檢測的光信號轉(zhuǎn)化為電信號，通過分析此電信號變化信息來得到微 懸臂梁4的振動信息。
[0059] (4)上述電信號輸入基于計算機的信號采集和分析系統(tǒng)9,采用Labview的軟件進 行分析處理，最終獲得目標(biāo)氣體的吸收光譜，通過與系統(tǒng)自帶的?；肺展庾V數(shù)據(jù)庫進 行比對，鑒別出危化品物質(zhì)的種類和濃度，并作出相應(yīng)預(yù)警與報警處理。所獲乙醇和丙酮吸 收光譜如圖3所示，可見本發(fā)明可同時鑒別多種危化品氣體成分，具有極高的靈敏度和準(zhǔn)確 度。
[0060] 如圖2所示，本發(fā)明危化品遙感探測裝置中的微懸臂梁-邁克爾遜干涉系統(tǒng)可設(shè)計 為全光纖結(jié)構(gòu)，包括可見光半導(dǎo)體激光器5、光纖親合器6、光纖反射面7、光纖準(zhǔn)直器10、微 懸臂梁4、光電探測器8及四個端口，可見光半導(dǎo)體激光器5'輸出的激光經(jīng)1端口被光纖耦合 器6'分成兩束光路，一束經(jīng)2端口到達光纖反射面7'，反射回光纖耦合器6'，再通過光纖耦 合器6 '和4端口到達光電探測器8'，為光束h，另一束經(jīng)3端口和光纖準(zhǔn)直器10 '到達微懸臂 梁4 '表面，再經(jīng)光纖準(zhǔn)直器10 '反射回光纖耦合器6'，經(jīng)該光纖耦合器6 '和4端口到達光電 探測器8'，為光束I2，I#PI2同向且同光路傳輸，發(fā)生干涉，其干涉光的強度為1〇。
[0061] 本實施例中涉及的激光與?；窔怏w相互作用的吸收過程，主要基于朗伯-比爾 定律，即吸光度A與氣體吸光系數(shù)k、氣體濃度C、有效吸收光程L之間滿足成正比關(guān)系：
[0063]其中，Io(v)和I(v)分別為入射激光被氣體吸收前后的光強。對于n種氣體同時存 在吸收時，以上公式可擴展為：
[0065]傳統(tǒng)方法中主要通過事先測量不含吸收物質(zhì)的樣品信號作為Io(v)，再與待分析 物質(zhì)的吸收信號I(v)相除，實現(xiàn)背景扣除并獲取待分析物質(zhì)的吸光度信號A，但該方法很難 在實際遙感探測應(yīng)用中實現(xiàn)。本發(fā)明中主要通過基于小波變換的背景扣除技術(shù)，同時結(jié)合 小波去噪技術(shù)，實現(xiàn)背景信號扣除和噪聲的有效分離，獲取高信噪比的物質(zhì)吸光度光譜信 號，其實現(xiàn)過程如圖4所示。由圖4圖可知，整個信號處理過程中，背景扣除和噪聲分離的先 后順序完全可逆。
[0066] 本實施例氣體成分的鑒別主要是采用與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)吸收譜的匹配方法，利用每種物 質(zhì)在特定波長范圍具有獨特的"指紋"吸收譜特征建立一個標(biāo)準(zhǔn)的光譜數(shù)據(jù)庫。通過將實驗 測量的吸收光譜與標(biāo)準(zhǔn)光譜數(shù)據(jù)庫進行多波長范圍比對即可確定吸收物質(zhì)的成分。當(dāng)存在 多種?；吠瑫r吸收時，其特征吸收"指紋譜"有可能存在頻譜間交疊效應(yīng)，從而影響?；?品成分識別的準(zhǔn)確度。如圖5所示，本實施例采用主成分分析算法(Principal Component Analys is，PCA)解決了多種?；烦煞滞瑫r存在時檢測的準(zhǔn)確度問題。
[0067] 可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本 發(fā)明實施例所描述的技術(shù)方案。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進行 修改或等同替換，以達到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護范圍之 內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 基于寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器的?；愤b感探測方法，包括以下步驟： (1) 以波長可調(diào)諧的脈沖式外腔量子級聯(lián)激光作為激發(fā)光源，根據(jù)目標(biāo)氣體種類選擇 匹配的激光發(fā)射波段，通過離軸拋物面鏡聚焦準(zhǔn)直后反射到目標(biāo)氣體表面； (2) 上述反射或散射光通過激光收發(fā)同軸的卡塞格林望遠鏡接收后聚焦到微懸臂梁表 面； (3) 微懸臂梁-邁克爾遜干涉系統(tǒng)工作:微懸臂梁的諧振信息通過邁克爾遜相位干涉計 解調(diào)獲得； (4) 上述電信號輸入基于計算機的信號采集和分析系統(tǒng)，通過與?；肺展庾V數(shù)據(jù) 庫比對，鑒別出?；肺镔|(zhì)種類和濃度信息； 其中： 步驟（1)所述脈沖式外腔量子級聯(lián)激光中心輻射波長為5~13μπι，波長調(diào)諧范圍± 150cm-1，脈沖重復(fù)率最大達3MHz量級； 步驟（1)所述激光與所述離軸拋物面鏡與所述離軸拋物面鏡之間的入射角和反射角呈 45。； 步驟（1)所述離軸拋物面鏡聚焦準(zhǔn)直后的反射光與步驟(2)所述望遠鏡激光接收系統(tǒng) 光路同軸，并沿其軸心方向傳播； 步驟(2)所述卡塞格林望遠鏡鍍有中紅外增透膜； 步驟(2)和步驟(3)所述微懸臂梁設(shè)置于所述卡塞格林望遠鏡焦點處。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器的?；愤b感探測方法， 其特征在于步驟(3)中諧振信息獲取方法為:所述干涉計中的可見光半導(dǎo)體激光器輸出的 激光經(jīng)分束器分成兩束光路，一束經(jīng)所述分束器反射后到達所述干涉計中的平面反射鏡， 反射回所述分束器，再通過該分束器到達光電探測器，另一束通過所述分束器射至所述微 懸臂梁表面，再反射回所述分束器，經(jīng)該分束器反射至光電探測器，兩束光在相遇時形成干 涉，光電探測器將所獲干涉光信號轉(zhuǎn)化為電信號。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器的?；愤b感探測方法， 其特征在于步驟(3)中諧振信息獲取方法為:所述干涉計中的可見光半導(dǎo)體激光器輸出的 激光經(jīng)光纖耦合器分成兩束光路，一束經(jīng)所述光纖耦合器到達光纖反射面，反射回所述光 纖耦合器，再通過該光纖耦合器到達所述光電探測器，另一束通過所述光纖耦合器和光纖 準(zhǔn)直器到達微懸臂梁表面，再經(jīng)所述光纖準(zhǔn)直器反射回所述光纖耦合器，經(jīng)該光纖耦合器 到達所述光電探測器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器的?；愤b感探測方法， 其特征在于:還包括在目標(biāo)氣體濃度超過一定濃度時做出相應(yīng)預(yù)警或報警處理。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器的?；愤b感探測方法， 其特征在于:所述方法能同時檢測若干種?；窔怏w。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器的危化品遙感探測方法， 其特征在于所述方法能同時檢測的氣體包括TNT、RDX、TATP、PETN、乙醇、丙酮中的一種或幾 種。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器的?；愤b感探測方法， 其特征在于:所述方法采用基于小波變換的背景扣除技術(shù)和小波去噪技術(shù)實現(xiàn)背景信號扣 除和噪聲分離，采用主成分分析法鑒別同時存在的若干種氣體的特征吸收"指紋譜"。8.-種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的基于寬調(diào)諧外腔式量子級聯(lián)激光器的危化品遙感探 測裝置，其特征在于按照光傳輸路徑依次包括： (1) 波長可調(diào)諧的脈沖式外腔量子級聯(lián)激光器； (2) 離軸拋物面鏡； (3) 卡塞格林望遠鏡激光接收系統(tǒng)； (4) 微懸臂梁-邁克爾遜干涉系統(tǒng)； (5) 基于計算機的信號處理和分析單元； 所述微懸臂梁-邁克爾遜干涉系統(tǒng)包括可見光半導(dǎo)體激光器、分束器、平面反射鏡、微 懸臂梁、光電探測器； 或者，所述微懸臂梁-邁克爾遜干涉系統(tǒng)包括可見光半導(dǎo)體激光器、光纖耦合器、光纖 反射面、光纖準(zhǔn)直器、微懸臂梁、光電探測器。
【文檔編號】G01N21/39GK105911022SQ201610415837
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】李勁松, 孫娟, 鄧昊, 時進輝, 俞本立
【申請人】安徽大學(xué)