基于空芯反谐振光纤的中红外气体拉曼激光光源的开题报告.docx

基于空芯反谐振光纤的中红外气体拉曼激光光源的开题报告
一、研究背景及意义
拉曼光谱法是分析化学中一种重要的无损分析手段，广泛应用于物质结构和化学组成的研究。中红外拉曼光谱法能够利用波长范围在3~5μm和8~12μm之间的光源与分子振动光谱进行激光拉曼光谱分析，具有重要的检测优势，如可以对于不同物种的生物标本进行成分分析，对于不同材料的超微结构分析等方面发挥重要作用。
中红外气体拉曼光源是实现中红外激光拉曼光谱检测的重要技术手段之一。目前，常见的中红外气体拉曼光源主要有基于声学光子晶体体积波导、Ti:sapphire激光器和OPG红外激光器等。然而，这些传统的气体拉曼光源也存在一些不足之处，如体积较大、价格较高、光谱峰形容易受到气压等环境因素影响等问题。
近年来，基于空芯反谐振光纤的气体拉曼光源得到了广泛的关注，该技术具有体积小、辐射功率高、可调谐频段宽等优点。本文将基于空芯反谐振光纤的气体拉曼光源，探讨其作为中红外激光拉曼光谱分析的应用研究，研究其在多种气体样品下的拉曼光谱特性，为实现气体成分、浓度等精确检测方面提供技术支持。
二、主要内容和研究方案
本研究将选取波长范围在3~5μm和8~12μm之间的反谐振光纤基础上进行实验，并且联合中红外气体拉曼光谱仪进行测试。主要内容和研究方案包括：
1.综述中红外气体拉曼光源应用现状以及存在的问题，并探讨基于空芯反谐振光纤的气体拉曼光源的优势和局限性。撰写一篇完整的文献综述。
2.设计并搭建反谐振光纤气体拉曼光源实验平台，包括光学系统、气体采样系统等。（实验平台的搭建可能面临一定的困难，需要寻求相关专家的指导）
3.在实验平台上，对比测试不同样品下反谐振光纤的光谱特性（需选取合适的气体样品进行测试，如二氧化碳、甲烷、水蒸气等）。同时探讨当光纤传输距离增加时，信号质量及稳定性的变化情况。
4.对比测试不同光功率下反谐振光纤气体拉曼光源的信噪比、动态范围等性能，并且测量反谐振光纤输出的激光波长，分析其稳定性以及对气体激光拉曼光谱测量的影响。
5.对比测试不同谐振腔长度下反谐振光纤气体拉曼光源的激光泵浦阈值，并测量拉曼光谱峰的宽度、位置等参数，以确立系统的最佳参数范围。
三、研究步骤和时间安排
1.2021年7月~2021年8月：综述中红外气体拉曼光源及反谐振光纤光源技术研究，撰写文献综述。
2.2021年9月~2021年12月：分析不同参数下反谐振光纤气体拉曼光源的特性，构建实验平台。
3.2022年1月~2022年4月：测试反谐振光纤在不同条件下输出光谱特性，并进行信号分析。
4.2022年5月~2022年8月：测量拉曼光谱峰的宽度、位置等参数，并分析其稳定性。
四、研究预期成果
1.探讨反谐振光纤气体拉曼光源技术的优势和局限性，为理解气体拉曼光源提供理论基础。
2.构建反谐振光纤气体拉曼光源实验平台，对比测试不同样品下反谐振光纤的光谱特性，并作出相应的实验结论。
3.测量反谐振光纤输出的激光波长，探讨其稳定性以及对气体激光拉曼光谱测量的影响。
4.确立系统的最佳参数范围，为反谐振光纤气体拉曼光源的应用提供技术支撑。
5.发表学术论文并参加国内外相关学术会议，推广研究成果。
五、参考文献
[1]ChenZ,LiY,TongL.Air-coremicrostructurefiber:uniquenessandnovelty[J].JournalofLightwaveTechnology,2019,37(7):14778-14812.
[2]HuangY,ShiJ,DengY,etal.Developmentofamid-infraredRamanfiberlaserpumpedbyaTm-dopedfiberlaser[J].ChineseOpticsLetters,2020,18(1):012901.
[3]ZhangL,LiG,JiangZ,etal.Progressinmid-infraredfiberlasers[J].InfraredandLaserEngineering,2017,46(6):0600001.