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作者：程银雪;翟保杰;李浩凯;宫廷;周月婷;田亚莉;邱选兵;李传亮;
单位：太原科技大学应用科学学院山西省精密测量与在线检测装备工程研究中心;山西大学光量子技术与器件全国重点实验室;
摘要：本文结合波长调制技术和腔衰荡光谱技术搭建了一套二氧化碳（CO_2）气体快速测量装置，实现了CO_2气体的高灵敏测量。该系统使用FPGA通过波长调制一次谐波信号作为误差信号，并利用PID伺服反馈实现了激光频率在CO_2气体分子吸收波长为1578.22 nm处的锁定，研究表明锁定后标准差较锁定前缩小了50%，测量了激光频率锁定前后的空腔衰荡时间，并对其进行Allan方差分析，发现在积分时间220.5 s处系统的检测极限为5.84×10~(-10) cm~(-1)，较锁定前在积分时间144 s处的2.23×10~(-9) cm~(-1)提升了近一个量级。基于此系统标定结果分析发现，在1×10~(-4) mol/mol～2×10~(-3) mol/mol的CO_2浓度范围内，浓度与吸收系数的线性相关系数为0.9992，证明了系统对浓度变化表现出良好的线性响应特性。该系统验证了使用FPGA技术进行一次谐波锁频并应用于腔衰荡光谱系统实现了快速气体检测的可行性。
关键词：现场可编辑门阵列;;激光稳频;;PID反馈;;腔衰荡光谱技术;;气体检测
基金资助：国家重点研发计划（2023YFF0718100）;; 国家自然科学基金（52076145;62475182）;; 山西省科技创新人才团队专项资助（202304051001034）;; 山西省基础研究计划（202303021221147;202203021222204）;; 量子光学与光量子器件国家重点实验室开放课题（KF202305;KF202308）
