利用差频解调技术的腔增强拍频光诱导热弹性光谱学

《ACS Sensors》：Cavity-Enhanced Beat Frequency Light-Induced Thermoelastic Spectroscopy Using Differential-Frequency Demodulation

差频解调法实现石英调谐频率实时校准，提升光致热弹性光谱传感器响应幅度2倍，结合高精细度光学腔锁定增强灵敏度，检测H2S下限达157ppb，优于现有LITES传感器。

　　

在光诱导热弹性光谱（LITES）中，对石英音叉（QTF）的共振频率和Q因子的校准至关重要，但这一过程耗时较长，并且会干扰正在进行的测量。我们提出了一种基于差频解调的拍频（BF）方法，该方法能够在保持QTF处于LITES激发状态的同时，实现其共振频率和Q因子的精确实时校准。这一独特方法使得响应幅度相比使用广泛应用的差频调制技术时的LITES系统提高了两倍。近红外激光与高精细度（约12000）光学腔的紧密耦合进一步增强了激光与气体的相互作用，从而提高了系统的灵敏度。通过针对硫化氢（H?S）的R(4)跃迁，我们实现了157亿分之一的最低检测限，以及1.25 × 10?12 cm?1·W·Hz?1/2的归一化噪声等效吸收系数。与最先进的LITES传感器相比，本方法的优势得到了验证。