超灵敏腔增强激光光谱技术与应用实验室
当前，环境监测、芯片制造、燃气泄漏监测、核电安全以及深海空探测等领域对痕量气体超灵敏检测提出了迫切要求。传统检测技术如电化学、气相色谱等，在响应速度、抗干扰能力或维护成本上各有局限。不同的气体分子具有不同光谱特征，这一特性可以实现气体的无干扰测量。因此，基于激光的光谱检测技术凭借灵敏度高、响应快、测量种类多、可原位检测等优势，正成为气体传感的主流替代技术。激光吸收光谱是通过测量激光通过气体后的强度衰减来确定气体浓度，不过单程吸收灵敏度较低，范围在%-ppm，如能增加吸收路径，则可以有效提高气体的检测灵敏度。激光拉曼光谱与吸收光谱具有互补性，不仅能实现多气体同时测量，还可以对H2、N2等吸收光谱弱的气体进行高灵敏测量。然而气体拉曼散射截面小，常规单模半导体激光需提高功率才能实现多气体的高灵敏测量。光学腔是由两块或多块高反射率镜片组成，利用光场的相干性，不仅可以实现激光与腔内物质相互作用路径的增长，也可以实现腔内功率的无源放大，这两个特性正好匹配吸收光谱路径增长以及拉曼光谱激光功率不够的需求。
课题组长期深耕腔增强光谱技术，发展了基于光学反馈技术的线性腔增强吸收光谱技术（CEAS）、腔衰荡光谱技术（CRDS）、噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术（NICE-OHMS）以及腔增强拉曼光谱技术（CERS），有效提高了激光-腔的耦合效率以及激光-腔频率锁定的鲁棒性，不仅增加了气体检测的灵敏度，同时也提升了相关技术的实用性。近年来，围绕国家战略与地方产业发展需要，本研究团队凝练出以下四个重点研究方向：
方向一：超灵敏腔增强激光吸收光谱技术；
方向二：高精度痕量气体激光分析技术及仪器；
方向三：高灵敏放射性14CO2同位素激光检测技术及仪器；
方向四：腔增强拉曼光谱技术及仪器。
经过多年发展，本课题组已承担包括国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重大仪器项目课题在内的国家级及省部级科研项目20余项；发表高水平学术论文百余篇；申请或授权国家发明专利40余项，其中3项已实现技术转让；指导本科生与研究生分别荣获中国国际大学生创新大赛金奖和中国研究生“双碳”创新与创意大赛一等奖各1项；并与企业合作成功开发5台套仪器设备。
