[Zurück]

J.P. Waclawek, H. Moser, B. Lendl:
"Balanced-detection interferometric cavity-assisted photothermal spectroscopy employing an all-fiber-coupled probe laser configuration";
Optics Express, 29 (2021), 5; S. 7794 - 7808.

Das interferometrische Hohlraum-unterstützte photothermische Spektroskopieverfahren (ICAPS) hat sich als sehr gut geeignet für die empfindliche und kompakte Gasdetektion durch Anwendung einer optischen Kavität als Messumformer für die photothermische Spektroskopie bewährt. Diese Arbeit berichtet über die Implementierung einer gesamtfasergekoppelten Sondenlaserkonfiguration, die die Reflexion der einzelnen Interferometer in einem symmetrischen Erkennungs-ICAPS-System erkennt. Das Layout verbessert die Robustheit des Gesamten des Sensorsystems erheblich. Für eine ausgewogene Erkennung wurden zwei identische Hohlräume mit einer Länge von 1 mm verwendet, die einen Sensorbetrieb in der Nähe der grundlegenden Grenzwerte für Schussgeräusche ermöglichen, indem überschüssiges Rauschen effizient aufgehoben wird. Ein Quantenkaskadenlaser diente als Mittelinfrarot-Anregungsquelle, um Refractive-Indexänderungen in der Probe zu induzieren, und ein Nahinfrarot-Faserlaser diente als Sondenquelle, um die fotoinduzierten RefraktivenIndexvariationen zu überwachen. Die messtechnischen Leistungszahlen für den Sensor wurden von SO untersucht2 Erkennung. Für das zielgerichtete Absorptionsband zentriert bei 1380.93 cmNr. 1wurde eine 3-ppbv-Mindesterfassungsgrenze mit einer Integrationszeit von 1 s erreicht, die einer normalisierten Geräuschäquivalentabsorption von 4,5 × 10 entspricht.Nr. 9 CmNr. 1 W HzNr. 1/2.

The interferometric cavity-assisted photothermal spectroscopy (ICAPS) method has
been proven highly suitable for sensitive and compact gas detection by application of an optical
cavity as transducer for photothermal spectroscopy. This work reports on the implementation
of an overall fiber-coupled probe laser configuration detecting the reflectance of the individual
interferometers in a balanced-detection ICAPS system. The layout greatly improves the overall
sensor system robustness. Two identical 1 mm path length cavities were used for balanced
detection, enabling sensor operation close to the fundamental limit of shot noise by efficiently
cancelling excess noise. A quantum cascade laser served as a mid-infrared excitation source to
induce refractive index changes in the sample, and a near-infrared fiber laser served as probe
source to monitor the photo-induced refractive index variations. The metrological figures of merit
for the sensor were investigated by SO2 detection. For the targeted absorption band centered
at 1380.93 cm−1
, a 3 ppbv minimum detection limit was achieved with a 1 s integration time,
corresponding to a normalized noise equivalent absorption of 4.5 × 10−9
cm−1 W Hz−1/2
.

10.1364/OE.416536

http://dx.doi.org/10.1364/OE.416536

https://publik.tuwien.ac.at/files/publik_295730.pdf