[發明專利]一種腔衰蕩雙光梳光譜檢測標志性呼吸氣體濃度的方法

有效

• 申請號: 202110636720.7
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113376111B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 付博;徐立軍;張程宏;郭晶晶;程湲;孫婧軒
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種腔衰蕩雙光梳光譜檢測標志性呼吸氣體濃度的方法，其特征在于，包括：具有固定重復頻率差的兩臺光頻梳，第一光頻梳和第二光頻梳，光纖隔離器，兩個2×2光纖耦合器，分別為第一光纖耦合器和第二光纖耦合器，呼吸氣氣室，單模光纖，2×1光纖合束器，光電探測器，信號處理模塊；其中，所述第一光纖耦合器與第二光纖耦合器均包含第一輸入端，第二輸入端，第一輸出端和第二輸出端；

所述第一光頻梳與光纖隔離器相連，用于確保輸入信號的單向運行；

所述光纖隔離器的輸出端與第一光纖耦合器的第一輸入端相連；

所述第一光纖耦合器的第一輸出端與呼吸氣氣體池的輸入端耦合，呼吸氣氣體池的輸出端與第二光纖耦合器的第一輸入端相連，第二光纖耦合器的第一輸出端與單模光纖的一端相連，單模光纖的另一端與第一光纖耦合器的第二輸入端相連，組成環形腔；

所述呼吸氣氣室為單光路型氣室，輸入含有人體呼吸標志性氣體的呼吸氣；

所述第二光纖耦合器的第二輸出端與第二光頻梳分別與2×1光纖合束器的兩個輸入端相連，2×1光纖合束器的輸出端與光電探測器相連；

所述第二光頻梳用于與第一光頻梳拍頻，測量第一光頻梳光譜范圍內包含的各頻率分量對應的光強變化；

所述光電探測器得到的信號輸入到信號處理模塊，用于對第一光頻梳和第二光頻梳進行拍頻；

所述信號處理模塊用于分析測量得到的吸收光譜信號，根據未注入氣體和注入呼吸氣時，光電探測器分別測量得到的同一光頻對應的光強衰蕩時間，計算呼吸氣氣室中包含的待測氣體的濃度。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的第一光纖耦合器和第二光纖耦合器均為90：10光纖耦合器，從第一輸入端輸入的光，在第一輸出端為輸出光強較大的一端，第二輸出端為輸出光強較小的一端，從第二輸入端輸入的光，在第二輸出端為輸出光強較大的一端，第一輸出端為輸出光強較小的一端。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的第一光纖耦合器、第二光纖耦合器、呼吸氣室和單模光纖組成的環形腔的長度與第一光頻梳的脈沖寬度相匹配，確保第一光頻梳的脈沖在環形腔內循環一次的時間大于第一光頻梳的脈沖寬度，并且第一光頻梳的脈沖間隔等于第一光頻梳的脈沖在環形腔內循環一次的時間。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述的第一光頻梳在第一光纖耦合器、第二光纖耦合器、呼吸氣室和單模光纖組成的環形腔內往復循環。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的呼吸氣氣室內壓力值為定值；

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的第一光頻梳和第二光頻梳的光譜范圍與呼吸氣氣室中的待測氣體相匹配，第一光頻梳和第二光頻梳的光譜范圍包含待測氣體的吸收特征譜線。