(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211281579.4 (22)申请日 2022.10.19 (71)申请人 国网四川省电力公司电力科 学研究 院 地址 610000 四川省成 都市高新区锦晖西 二街16号 申请人 华东师范大学重庆研究院 　 国网电力科 学研究院武汉南瑞 有限 责任公司 (72)发明人 王杰　刘睿　吕天健　闫明　 曾和平　张静　黄勤清　周文　 蔡玉汝　 (74)专利代理 机构 重庆强大凯创专利代理事务 所(普通合伙) 50217 专利代理师 李东旭(51)Int.Cl. G01N 21/3504(2014.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种基于单腔双梳光源的气体 检测方法 (57)摘要 本发明涉及气体检测技术领域， 公开了一种 基于单腔双梳光源的气体检测方法， 包括以下步 骤： S1： 将待测气体导入气体池内； S2： 由单腔双 梳光源发出存在重复频率差的第一光梳和第二 光梳， 所述第一光梳和第二光梳分别对向通过气 体池并重复若干次； S3： 将第一光梳和第二光梳 通过合束器合束拍频后分束为第一分束光和第 二分束光； S4： 将第一分束光和第二分束光分别 由第一光电探测器和第二光电探测器接收； S5： 将第一光电探测器和第二光电探测器的电信号 进行分析， 得到气体检测结果。 通过单腔双光梳 光源对气体进行检测， 解决了传统的双光梳光谱 技术需要对独立的双光梳进行锁腔的问题， 减小 了系统复杂性， 降低成本， 具 备高实用性。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 115524302 A 2022.12.27 CN 115524302 A 1.一种基于单腔双梳光源的气体 检测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 将待测气体导入气体池内； S2： 由单腔双梳光源发出存在重复频率差的第一光梳和第二光梳， 所述第一光梳和第 二光梳分别对向通过气体池并重复若干次； S3： 将第一 光梳和第二 光梳通过合束器合束拍频后分束为第一分束光和第二分束光； S4： 将第一分束光和第二分束光分别由第一 光电探测器和第二 光电探测器接收； S5： 将第一 光电探测器和第二 光电探测器的电信号进行分析， 得到气体 检测结果。 2.根据权利要求1所述的基于单腔双梳光源的气体检测方法， 其特征在于： 所述S4将第 一分束光和第二分束光分别由第一光电探测器和 第二光电探测器接收之后还包括： 采集时 域干涉信号并转 化为电信号。 3.根据权利要求2所述的基于单腔双梳光源的气体检测方法， 其特征在于： 所述第 一光 电探测器和第二 光电探测器分别与差分放大器电连接， 所述差分放大器与频谱仪电连接； 所述S5为： S5‑1： 通过差分放大器将第一光电探测器和第 二光电探测器的电信号抑制共模噪声并 放大； S5‑2： 频谱仪将放大后的电信号进行分析， 得到气体分子的吸 收光谱； S5‑3： 根据吸 收光谱识别气体的种类和浓度。 4.根据权利要求3所述的基于单腔双梳光源的气体检测方法， 其特征在于： 所述单腔双 梳光源包括泵浦 光源、 谐振腔， 所述谐振腔包括高反镜、 输出镜、 第一反射镜、 第二反射镜和 增益介质； 所述高反镜、 增益介质和输出镜依 次设于同一直线上， 所述第一反射镜、 气体池 和第二反射镜依次设于同一 直线上， 所述泵浦光源朝向高反镜 。 所述S2包括： S2‑1： 打开泵浦光源， 使光源通过高反镜入射到增益介质形成方向相反的第一光梳和 第二光梳； 所述第一光梳经输出镜和第一反射镜的反射通过气体池后， 经第二反射镜和高 反镜的反射入射到增益介质； 所述第二光梳经高反镜和第二反射镜的反射与第一光梳对向 通过气体池后， 经第一反射镜和输出镜的反射入射到增益介质； 所述第一光梳和第二光梳 分别入射到增益介质后再次经 过反射后通过气体池并重复若干次； S2‑2： 直到光梳在腔内完成振荡， 第一光梳通过气体池后经第二反射镜和高反镜的反 射， 通过输出镜射出； 同时第二 光梳通过气体池后经第一反射镜的反射， 通过输出镜射出。 5.根据权利要求4所述的基于单腔双梳光源的气体检测方法， 其特征在于： 所述谐振腔 的腔外光路包括第三反射镜， 所述 合束器为 合束片； 所述S3包括： S3‑1： 在沿输出镜的直线上设置合束片， 使第一光梳通过输出镜后射向合束片； 在第二 光梳通过输出镜射出的光路上设置第三反射镜， 使第二光梳通过输出镜后通过第三反射镜 的反射后射向合束片； 所述 合束片与两束入射 光呈45度角放置； S3‑2： 第一光梳和第二 光梳通过合束片合束拍频后分束为第一分束光和第二分束光。 6.根据权利要求5所述的基于单腔双梳光源的气体检测方法， 其特征在于： 所述第 一分 束光包括第一光梳的透射光和 第二光梳的反射光， 所述第二分束光包括第一光梳的反射光 和第二光梳的透射 光。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115524302 A 27.根据权利要求6所述的基于单腔双梳光源的气体检测方法， 其特征在于： 所述第 一光 梳和第二 光梳的中心波长均为15 50nm， 所述增益介质为 掺铒玻璃。 8.根据权利要求3所述的基于单腔双梳光源的气体检测方法， 其特征在于： 所述谐振腔 包括波分 复用器、 增益介质、 偏振控制器、 半导体可饱和吸收镜、 第一光纤耦合器、 第一光纤 准直器和 第二光纤准直器， 所述合束器为第二光纤耦合器； 所述第一光纤准直器、 波分 复用 器、 增益介质、 偏振控制器、 半导体可饱和吸收镜、 第一光纤耦合器和第二光纤准直器依次 光纤连接， 所述泵浦光源朝向波分复用器， 所述气体池设于第一光纤准直器和第二光纤准 直器之间， 所述第一光纤耦合器和第二光纤耦合器光纤连接， 所述第二光纤耦合器分别与 第一光电探测器和第二 光电探测器光纤连接； 所述S2包括： S2‑1： 打开泵浦光源， 使光源通过波分复用器进入谐振腔并产生第一光梳和第二光梳， 第一光梳和第二光梳通过偏振控制 器、 半导体可饱和吸收镜后， 分别通过第一光纤准直器 和第二光纤准直器射出并重复通过气体池； S2‑2： 第一光梳和第 二光梳通过气体池后经第 一光纤准直器和第 二光纤准直器进入光 纤， 并通过第一 光纤耦合器输出； 所述S3包括： S3‑1： 第一光梳和第二 光梳通过第一 光纤耦合器输出至第二 光纤耦合器； S3‑2： 第一光梳和第 二光梳通过第二光纤耦合器合束拍频后分束为第 一分束光和第二 分束光。 9.根据权利要求8所述的基于单腔双梳光源的气体检测方法， 其特征在于： 所述增益介 质为掺铒光纤。 10.根据权利要求9所述的基于单腔双梳光源的气体检测方法， 其特征在于： 所述泵浦 光源的中心波长为980nm， 所述波分复用器为980 /1550nm的波分复用器。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115524302 A 3