超灵敏快速石英增强光声传感关键技术及应用

董磊1，2，韩文菲1，2，武红鹏1，2，马维光1，2，张雷1，2，尹王保1，2，贾锁堂1，2（1山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室，激光光谱研究所；2山西大学极端光学协同创新中心）

摘要：概述了近年来基于石英增强光声光谱（QEPAS）实现超灵敏快速痕量气体传感的关键技术及其应用。首先，讨论了不同类型声学腔与石英音叉（QTF）的耦合机制，以及它对提高QEPAS 系统灵敏度的影响。设计合适的声学腔可以有效地放大光声信号，从而提高传感器的检测灵敏度。其次，介绍了一种无需预先校准且响应速度更高的拍频石英增强光声光谱（BF-QEPAS）技术。重点阐述了定制QTF 的设计理论，以及结合定制音叉QEPAS 的一些技术突破。介绍了超灵敏快速石英增强光声传感在环境监测、医疗诊断、电力系统安全监测等领域的应用，并展望了未来超灵敏快速QEPAS技术在新型激发光源、微型化传感器等方面的发展趋势。

关键词：光学传感；超灵敏光声光谱技术；快速拍频气体检测；定制石英音叉；多气体同时检测