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共焦腔增强的空气拉曼散射

李斌 罗时文 余安澜 熊东升 王新兵 左都罗

共焦腔增强的空气拉曼散射

李斌, 罗时文, 余安澜, 熊东升, 王新兵, 左都罗
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  • 拉曼光谱是一种无损、快速的物质成分分析和检测方法.由于拉曼信号强度微弱,使得拉曼光谱的检测应用受到极大的限制.针对增强拉曼散射信号强度、提高检测灵敏度这一问题,设计了一种用于自发拉曼散射信号增强的共焦腔样品池,开展了基于该共焦腔的空气拉曼散射信号增强研究.共焦腔的腔镜反射率为92%,这一设计在保证共焦腔通带宽度与激光器线宽匹配的同时能有效地降低共振调节难度.实验中采用0o探测构型收集拉曼信号,并由成像式拉曼光谱仪获取光谱信号.实验发现,在共振状态下,共焦腔的耦合效率达到87.5%,单向激光功率实现约11倍放大;与无共振腔相比,共焦腔对拉曼信号实现17倍放大,信噪比提高2倍.此外,空气中CO2的3检测限达到200 ppm量级.结果表明,该系统对自发拉曼散射信号增强效果显著,并且有较高的检测灵敏度.
      通信作者: 左都罗, zuoduluo@hust.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61675082)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-05-11
  • 修回日期:  2017-06-15
  • 刊出日期:  2017-10-05

共焦腔增强的空气拉曼散射

  • 1. 华中科技大学, 武汉光电国家实验室, 武汉 430074;
  • 2. 华中科技大学, 光学与电子信息学院, 武汉 430074
  • 通信作者: 左都罗, zuoduluo@hust.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61675082)资助的课题.

摘要: 拉曼光谱是一种无损、快速的物质成分分析和检测方法.由于拉曼信号强度微弱,使得拉曼光谱的检测应用受到极大的限制.针对增强拉曼散射信号强度、提高检测灵敏度这一问题,设计了一种用于自发拉曼散射信号增强的共焦腔样品池,开展了基于该共焦腔的空气拉曼散射信号增强研究.共焦腔的腔镜反射率为92%,这一设计在保证共焦腔通带宽度与激光器线宽匹配的同时能有效地降低共振调节难度.实验中采用0o探测构型收集拉曼信号,并由成像式拉曼光谱仪获取光谱信号.实验发现,在共振状态下,共焦腔的耦合效率达到87.5%,单向激光功率实现约11倍放大;与无共振腔相比,共焦腔对拉曼信号实现17倍放大,信噪比提高2倍.此外,空气中CO2的3检测限达到200 ppm量级.结果表明,该系统对自发拉曼散射信号增强效果显著,并且有较高的检测灵敏度.

English Abstract

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