化工仪器网手机版
移动端访问更便捷
我国激光外差光谱技术获重要突破
2026年07月01日 11:41:54
来源：化工仪器网 点击量：3338
中国科学院安光所基础科学中心在激光外差光谱技术研究领域取得一系列重要进展，成功在仪器线型校准、实时波长校准及单边带光谱分辨率增强等关键技术上取得系列突破。
近日，针对大气温室气体高精度探测需求，中国科学院安光所基础科学中心在激光外差光谱技术研究领域取得一系列重要进展，成功在仪器线型校准、实时波长校准及单边带光谱分辨率增强等关键技术上取得系列突破，显著提升了激光外差辐射计(LHR)的测量精度与光谱分辨率。三项原创性成果先后发表于《光学与激光技术》Optics and Laser Technology、《光学快讯》Optics Express及《光学快报》Optics Letters 等国际知名期刊。
激光外差辐射计凭借高光谱分辨率、低成本、小型化及野外部署便捷等优势，是当前大气温室气体柱浓度及垂直廓线遥感探测的常用设备，广泛应用于大气环境监测、气候变化等领域。但在实际应用中，仪器线型畸变、波长漂移与校准缺失、双边带探测固有的中心凹陷及分辨率受限等，严重制约了系统测量温室气体的精度与光谱保真度。
为破解这一难题，研究团队聚焦设备核心性能优化，从校准算法、硬件系统、探测架构三个维度开展技术攻关，实现多项关键指标跨越式提升。
校准算法
仪器线型是激光外差辐射计的关键参数，研究团队提出基于气体吸收池与正则化反卷积算法的仪器线型校准方法，创新性采用放大自发辐射源模拟太阳辐射环境，通过测量低压力甲烷气体吸收池的直接吸收光谱与外差光谱，结合正则化反卷积算法精确重构系统的真实仪器线型，解决了传统校准技术的局限。
验证结果表明，该技术所校准的仪器线型使吸收线翼部残差降低30%、峰值残差降低200%，最终将甲烷柱浓度反演精度提升10%。该技术有望为高精度温室气体遥感探测提供关键技术支持。
硬件系统
为应对野外部署中，传统激光外差辐射计缺乏有效波长校准手段的难题，研究团队研发了基于全光纤非平衡马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的实时波长校准系统。通过系统优化干涉仪光程差，首次确立面向激光外差应用的最优臂长差判据，采用22cm非平衡臂设计，系统实现了0.01623cm-1的校准分辨率，在1秒平均时间下校准不确定度低至2×10-5cm-1。依托全光纤结构，设备环境适应性强、无需日常维护、可长期稳定工作，可为高精度激光外差吸收光谱探测提供稳定可靠的频率标尺，通用性强，可拓展至其他高分辨光谱技术设备。
该技术的实验室气体吸收池验证及合肥科学岛外场大气CO2观测，系统成功反演得到424ppm的柱平均干空气混合比，反演误差为2%。
探测架构
传统双边带激光外差光谱仪还存在固有的中心凹陷畸变问题，数据失真，且理论分辨率受双边带架构限制难以突破。针对这一硬件层面的技术限制，研究团队提出单边带激光外差光谱仪设计，从硬件层面消除双边带混叠伪影。
该方案采用三通道探测构型，通过声光调制器产生不同频移的本振光，结合不同中心频率与带宽的射频带通滤波器及减法电路，实现对称边带分量的有效抑制，使仪器线型从箱形函数转变为单边带矩形函数，彻底消除中心凹陷。实验结果表明，使用了该方法后系统光谱分辨率达0.002cm-1，较传统双边带系统提升两倍。甲烷吸收光谱测量结果显示，与真实光谱吻合度极高，相关系数达99.1%，探测误差较传统双边带方法降低了64%。
以上三项技术有效解决了激光外差辐射计精度与光谱失真等问题，提升了国产温室气体遥感探测性能。这些技术将推动激光外差光谱技术在大气监测等领域的精准应用，为构建高密度高精度大气观测网络提供新支撑。
素材来源：中国科学院安徽光学精密机械研究所
相关阅读 Related Reading
查看更多+-
中国分析测试协会发布2026年度分析测试科学奖评选结果，42个项目分获一、二等奖，成果覆盖食品安全、生态环境、生物医药、材料表征、...2026-10-13 13:33:17
-
今日，安徽完成2025年度省属高校与科研院所仪器开放共享考核工作，58家单位进入公示环节，考核结果划分为优秀、良好、合格三档，社会...2026-10-13 11:53:19
-
杭州电子科技大学对外公开登峰学科群设备更新项目（三期）采购意向，项目预算10096.94万元，拟采购103台/套教学科研设备，覆盖...2026-10-13 11:20:01
-
安徽光机所参与制定三项傅里叶红外国标发布 搭建完整红外光谱技术标准体系
国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会发布一批国家标准，中科院安徽光机所环境光学中心李相贤团队参与编制的三项傅里叶变换红外相关...2026-10-12 14:56:41 -
常州市食品药品纤维质量监督检验中心委托常州市政府采购中心组织公开招标，采购电感耦合等离子体发射光谱仪、液相色谱仪等检验检测仪器，预...2026-10-12 09:44:00
-
广州市食品检验所委托广州中经招标有限公司组织公开招标，采购红外光谱仪、拉曼光谱仪等食品检验检测仪器，预算629万元。2026-10-12 09:38:46
版权与免责声明
- ①凡本网注明“来源：化工仪器网”的所有作品，均为浙江兴旺宝明通网络有限公司-化工仪器网合法拥有版权或有权使用的作品，未经本网授权不得转载、摘编或利用其他方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的，应在授权范围内使用，并注明“来源：化工仪器网”。违反上述声明者，本网将追究其相关法律责任。
- ②本网转载并注明自其他来源（非化工仪器网）的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品第一来源，并自负版权等法律责任。
- ③如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起一周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。
