基于上转换探测的中红外高灵敏无腔原位 CO 气体传感
光学
2026-05-21 v2 仪器与探测器
摘要
一氧化碳 (CO) 是一种重要的指示气体，在大气监测、工业生产和医疗诊断中具有相当大的应用价值。其基频振动带位于 4.6 m 附近，比泛频带具有更大的吸收线强度，更适合于 CO 的精确识别和浓度检测。本文采用上转换探测技术，将可调谐二极管激光吸收光谱 (TDLAS) 获取的中红外吸收信号转换到可见光波段，然后利用硅基探测器进行检测。通过这种方式，我们在无腔原位条件下，仅用 0.14 m 的吸收程长，就实现了 79.6 ppb 的最高灵敏度。此外，利用单光子雪崩二极管 (SPAD) 实现了漫反射后 CO 浓度的单光子级实时检测。这项工作展示了上转换探测在室温工作能力和高灵敏度检测方面的优点。此外，它还提出了一种设计和优化方法，有潜力支撑该方法向更实际的应用发展，如工业过程监测、医疗诊断等。
引用
@article{arxiv.2601.15981,
title = {Mid-infrared high-sensitive cavity-free in-situ CO gas sensing based on up-conversion detection},
author = {Zhao-Qi-Zhi Han and He Zhang and Fan Yang and Xiao-Hua Wang and Bo-Wen Liu and Jin-Peng Li and Zheng-He Zhou and Yin-Hai Li and Yan Li and Zhi-Yuan Zhou and Bao-Sen Shi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.15981},
year = {2026}
}