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近期，中科院合肥研究院安光所科研團隊在激光外差光譜技術研究中取得新進展，提高了高分辨率激光外差光譜儀的性能。相關研究發(fā)表在期刊《光學通信》(Optics Letters)上。

激光外差光譜技術是近年來迅速發(fā)展的一種高光譜分辨率和靈敏度的被動式遙感探測技術。激光外差是一種基于相干探測原理的光譜測量技術，其原理為利用單色激光與寬帶光信號混頻， 將與激光頻率接近的紅外信號轉(zhuǎn)移至RF范圍進行處理，可得到高分辨率的光譜信息。

以激光外差光譜技術為核心研制的激光外差光譜儀因具有體積小、重量輕、結構穩(wěn)定等特點，被廣泛應用于諸多研究領域，如地面風場探測、大氣透過率測量等。在測量氣體分子的吸收光譜方面，激光外差光譜儀靈敏度高，分辨率也高，可滿足大部分氣體高分辨率吸收譜線的測量要求，因此已經(jīng)逐漸發(fā)展成為與地基傅里葉變換光譜儀互補的溫室氣體柱濃度與廓線測量工具。

然而在測量體廓線時，由于激光外差光譜技術受限于光學天線理論，無法通過增加光學接收口徑的方法提高外差信號信噪比，因此測量精度受到限制。為解決這一問題，安光所科研團隊基于半導體光放大技術提出了微弱太陽光放大方法，可以突破光學天線理論的限制，提高外差信號信噪比，從而加強激光外差光譜儀的檢測性能。

研究團隊用大氣中二氧化碳柱吸收的高光譜分辨率測量來驗證該技術和所開發(fā)儀器的性能。研究結果表明，與傳統(tǒng)高分辨率激光外差光譜儀相比，基于半導體光放大的高分辨率激光外差光譜儀弱光信號探測靈敏度提高了9倍，大氣中二氧化碳的測量精度提高了7.7倍。研究團隊認為，在大氣溫室氣體傳感等應用中，這一新設備具有巨大的應用潛力。

在“雙碳”目標下，溫室氣體排放的監(jiān)測越來越重要，無論是碳排放監(jiān)管還是碳交易市場的運行，都是以監(jiān)測技術為基礎。這項研究為溫室氣體監(jiān)測提供了新技術，值得進一步發(fā)展并應用到實際監(jiān)測中。

(資料來源：中科院合肥研究院安光所)

關鍵詞： 高分辨率 溫室氣體 測量精度