开发者笔记 | 荣登SCI期刊论文！多谱光腔衰荡（CRDS）产品助力学术团队实现超高精度温室气体测量。

近期，天津工业大学的研究团队在国际权威期刊《Sensors & Actuators: B. Chemical》上发表了一项重要研究成果。该研究创新性地提出了一种基于激光电流脉宽调制（PWM）的腔衰荡光谱（CRDS）技术，成功实现了对二氧化碳（CO₂）和甲烷（CH₄） 两种关键温室气体的高精度、高灵敏度同步测量。

值得一提的是，这项突破性研究的核心实验平台，正是由我司自主研发并提供的高性能CRDS系统。这标志着多谱光学的产品在顶尖科研实践中得到了成功验证，其卓越性能获得了学术界的认可。

传统CRDS技术为了实现激光波长的精准扫描，通常依赖于高精度的电压-电流转换电路和锯齿波电流调制。这套系统不仅硬件复杂、成本高昂，而且微小的控制误差就容易导致波长漂移，影响最终检测的准确性。

天津工业大学研究团队提出的 PWM-CRDS方法，巧妙地利用了半导体激光器的热效应。他们通过调节注入激光器的电流脉冲宽度（PWM） 来替代传统的电流扫描，从而直接、稳定地调制激光波长。

这一变革带来了两大核心优势：

1. 大幅简化系统：摆脱了对超高精度电流驱动硬件的依赖，显著降低了系统的复杂度和硬件成本。

2. 提升检测性能：研究数据显示，与传统的锯齿波调制方法相比，PWM-CRDS方法将CO₂和CH₄的检测精度分别提升了13.55%和11.37%。

最终，在1秒的时间分辨率下，该系统对CO₂和CH₄的检测灵敏度分别达到了8.9 ppm和13 ppb的优异水平，充分满足了大气环境监测等应用对高精度和快速响应的双重需求。

任何顶尖的科学构想，都需要同样顶尖的实验设备来实现。天津工业大学团队的这项成功，离不开多谱光学CRDS系统所提供的稳定、可靠且开放的硬件平台。

1. 强悍而稳定的光学核心

研究中使用的多谱光学CRDS高精细度谐振腔，是产生高信噪比衰荡信号的关键。其核心指标为高端科研量身打造：

激光腔衰荡系统

 Cavity Ring-Down Spectroscopy

• 超长等效光程：≥10km的有效吸收光程，极大增强了气体对光的吸收效应，使得检测痕量气体（低至ppb级）成为可能。

• 精密温控与腔长锁定：内置PZT和专用温控器，可将腔体温度稳定控制在±0.01°C级别，并主动补偿外界扰动引起的腔长变化，确保光谱数据长期稳定可靠。

• 宽环境适应性：工作温度范围涵盖-30℃至40℃，保障了系统在多种复杂环境下的稳定运行。

2. 开放灵活的二次开发接口

多谱光学产品的设计理念不仅追求性能卓越，更注重为科研人员提供创新的自由度。我们的CRDS系统提供了开放的电气接口：

• 谐振腔通过SMA接口直接输出原始光信号，允许用户连接自定义的数据采集卡或电路。

• 通过DB9接口与控制器通信，用户可编程实现自定义的腔长扫描、温度控制等高级时序逻辑。

腔膜信号

 Cavity membrane signal

多谱光学的CRDS系统不仅在前沿研究方法验证中表现出色，在标准的定量检测中也展现了其专业的准确性与稳定性。

应用实例：高精度甲烷检测

1ppm甲烷检测精度评价

1ppm甲烷Allan方差

在一个典型的检测实验中，使用中心波长1653 nm的DFB激光器，对浓度为1 ppm的标准甲烷气体进行测量。系统测得浓度为 1.002 ± 0.048 ppm，相对精度高达2.4%。进一步的Allan方差分析表明，在最优积分时间下，系统的最低检测限（MDL）可达1.4 ppb。这充分证明了系统在痕量气体分析领域具备的顶尖实力。