用于湍流开放大气痕量气体检测应用的光子级宽带双光梳干涉仪
光学
2024-01-23 v1 医学物理
摘要
开放光路双光梳光谱技术（DCS）显著增强了我们对区域痕量气体的理解。然而，由于技术挑战、成本考量以及人眼安全法规，其传感范围和灵活性仍然受限。最近展示的光子计数 DCS 预示着超越开放光路 DCS 的潜在创新。尽管如此，该方法在开放大气应用中的一个主要挑战在于如何从穿越湍流大气的光子到达时间中准确提取信息。在此，我们展示了一种专为开放大气环境现场部署设计的光子级双光梳干涉仪，其独特设计旨在抵消由大气湍流和光纤长度漂移引起的光程变化影响。在可变光程条件下，获取了 H13C14N 的 20nm 宽带吸收光谱，检测到的每条光梳线功率低至 4 阿瓦（attowatt）。此外，该光子级 DCS 实现了具有量子噪声限制信噪比（SNR）的光梳线分辨率。这为新型开放光路 DCS 应用铺平了道路，包括非合作目标传感和百公里级范围传感，且所有功能均集成于便携式、可现场部署、符合人眼安全标准及低功耗的系统中。
引用
@article{arxiv.2401.11657,
title = {A photon-level broadband dual-comb interferometer for turbulent open-air trace gases detection application},
author = {Wei Zhong and Yingyu Liu and Qin Yin and Ruocan Zhao and Yiwei Ding and Chong Wang and Tindi Chen and Xiankang Dou and Xianghui Xue},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.11657},
year = {2024}
}
备注
24 pages, 10 figures