由于振动和旋转跃迁,一氧化碳和甲烷等许多分子在中红外范围内都有强的吸收线。1 自 1994 年发明以来,中红外量子级联激光器 (QCL) 已成为分子气体传感的流行选择。2 分子光谱的精度和分辨率高度依赖于 QCL 的光谱线宽。3 由于接近于零的线宽展宽因子 (LBF),4 QCL 本身的固有线宽只有几百赫兹,接近肖洛-汤斯极限。5 然而,电流源噪声、温度波动和机械振动引起的闪烁噪声(1/f 噪声)会显著加宽自由运行 QCL 的实际线宽至兆赫兹范围。6 为了将 QCL 的光谱线宽缩小到千赫兹或赫兹范围,已经开发出各种各样的频率稳定技术。一种主要方法是将 QCL 频率锁定在分子吸收线的一侧,但代价是波长可调性的损失。7、8 另一种方法是通过庞德-德雷弗-霍尔方法将 QCL 锁定在高精度光学腔体上,这种方法容易受到外部声学和机械振动的影响。9 – 11 一种更常见的方法是将 QCL 相位锁定在近红外光学腔体上。
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