[发明专利]光谱分析方法和系统

权利要求书

1.一种光谱分析方法，包括：

使第一光束通过待测气体池；

将通过待测气体池后的第一光束与第二光束合并成一个光束，其中第二光束的各个纵模的频率与第一光束的相应的各个纵模的频率接近，且第二光束的纵模间距与第一光束的纵模间距不同，以使得第二光束的各个纵模与第一光束的相应的频率接近的各个纵模之间能够产生至少一个差频信号；

通过光电转换将所述合并的光束转换成电信号；以及

分析所述电信号的电频谱，以通过所述差频信号的电频谱获得待测气体的吸收光谱信息。

2.如权利要求1所述的光谱分析方法，其中，第一光束和第二光束由两个多纵模法布里佩罗量子级联激光器发出，所述两个法布里佩罗量子级联激光器的波导脊宽和激光器腔长中的至少一个不同。

3.如权利要求2所述的光谱分析方法，所述两个法布里佩罗量子级联激光器的其中一个激光器的波导脊宽为3μm，另一个脊宽为5μm。

4.如权利要求2所述的光谱分析方法，所述两个法布里佩罗量子级联激光器是位于同一个晶片上的相邻的两个芯片。

5.如权利要求2所述的光谱分析方法，其中，所述两个法布里佩罗量子级联激光器由两个不同的激光器电流源以及温度控制单元独立驱动。

6.如权利要求1-5中的任何一个所述的光谱分析方法，其中，所述光电转换通过碲镉汞探测器或量子阱探测器执行，其中所述探测器的电频率带宽大于以频率为单位的所述第一光束和第二光束的纵模间距之差。

7.如权利要求1-5中的任何一个所述的光谱分析方法，还包括：在所述第一光束通过待测气体池之前，将所述第一光束和第二光束通过透镜组件进行准直并且分离。

8.如权利要求1-5中的任何一个所述的光谱分析方法，其中，所述分析电信号的电频谱通过射频频谱分析仪来执行。

9.如权利要求5中的任何一个所述的光谱分析方法，还包括：

通过改变驱动发出第一光束的法布里佩罗量子级联激光器的电流源和温度控制单元中的至少一个，来改变该法布里佩罗量子级联激光器的偏置电流和芯片温度中的至少一个，从而对第一光束的纵模频率进行调谐；以及

重新执行所述合并、光电转换以及分析步骤。

10.一种光谱分析系统，包括：

两个法布里佩罗量子级联激光器，分别发出第一光束和第二光束，其中第二光束的各个纵模的频率与第一光束的相应的各个纵模的频率接近，且第二光束的纵模间距与第一光束的纵模间距不同，以使得第二光束的各个纵模与第一光束的相应的频率接近的各个纵模之间产生至少一个差频信号；

待测气体池，所述第一光束通过该待测气体池；

第一透镜组件，将通过待测气体池后的第一光束与第二光束合并成一个光束；

光电探测器，将所述合并的光束转换成电信号；以及

电频谱分析仪，分析所述电信号的电频谱，以通过所述差频信号的电频谱获得待测气体的吸收光谱信息。

11.如权利要求10所述的光谱分析系统，其中，所述两个法布里佩罗量子级联激光器的波导脊宽和激光器腔长中的至少一个不同。

12.如权利要求10所述的光谱分析系统，其中，所述两个法布里佩罗量子级联激光器由两个不同的激光器电流源以及温度控制单元独立驱动。

13.如权利要求10-12中的任何一个所述的光谱分析系统，其中，所述光电探测器为碲镉汞探测器或量子阱探测器，其中所述光电探测器的电频率带宽大于所述两个法布里佩罗量子级联激光器的以频率为单位的纵模间距之差。

14.如权利要求10-12中的任何一个所述的光谱分析系统，还包括第二透镜组件，布置在所述两个法布里佩罗量子级联激光器之后以及待测气体池之前，用于对所述第一光束和第二光束进行准直并且分离。

15.如权利要求12所述的光谱分析系统，还包括：

通过改变驱动发出第一光束的法布里佩罗量子级联激光器的电流源和温度控制单元中的至少一个，来改变该法布里佩罗量子级联激光器的偏置电流和芯片温度中的至少一个，从而对第一光束的纵模频率进行调谐；以及

重新执行所述合并、光电转换以及分析步骤。