陆志峰，王晓荣，蒋书波，丁 妍，顾雪梅

(南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京 210009)



基于HC-PCF的增强拉曼气体检测方法

陆志峰，王晓荣，蒋书波，丁 妍，顾雪梅

(南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京 210009)

自发拉曼散射是一种弱效应，在检测气体等低浓度物质时得到的信号往往非常微弱，很难辨识。针对这一问题，首先模拟了空心光子晶体光纤(HC-PCF)对激光能量密度的增强作用，讨论其与激光束耦合联接的条件，然后用HC-PCF作样品气的腔体，设计出一种与激光谐振腔部分重叠的反射腔，对样气中的氮气浓度进行检测。试验结果表明：把空心光子晶体光纤和反射腔结合起来可以有效增强自发拉曼信号的产生，且适用于气体浓度检测。

拉曼散射；空心光子晶体光纤；激光耦合；反射腔；气体检测

0 引言

当用单色激光照射在介质上时，会发出一些与入射光频率不同的拉曼散射光，这些散射光较入射光的频移量[1]与介质分子的结构密切相关，因此拉曼频移可以对介质进行定性定量的分析[2]。但由于拉曼散射截面面积仅有10-30cm2molecule-1Sr-1，所以传统的拉曼散射是一种弱效应[3]，强度只有入射光的10-10左右，对于低浓度液体和气体样品很难达到理想的检测效果。在被测样品和入射激光频率不发生改变的情况下，自发拉曼散射强度随入射激光强度的增加而线性增大[4]。因此在利用有限强度的激光源时，增强拉曼信号的办法在于充分利用入射激光的能量和收集拉曼散射光。……