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一、半导体激光光谱吸收技术基本原理

半导体激光光谱吸收技术（diode laser absorption spectroscopy,DLAS）最早于20世纪70年代提出。初期的DLAS技术只是一种实验室研究用技术，随着半导体激光技术在20世纪80年代的迅速发展，DLAS技术开始被推广应用于大气研究、环境监测、医疗诊断和航空航天等领域。特别是20世纪90年代以来，基于DLAS技术的现场在线分析仪表已逐渐发展成为熟，与非色散红外、电化学、色谱等传统工业过程分析仪表相比，具有可以实现现场原位测量、无需采样和预处理系统、测量准确、响应迅速、维护工作量小等显著优势，在工业过程分析和污染源监测领域发挥着越来越重要的作用。

1.朗伯-比尔定律

　　DLAS技术本质上是一种光谱吸收技术，通过分析激光被气体的选择性吸收来获得气体的浓度。它与传统红外光谱吸收技术的不同之处在于，半导体激光光谱宽度远小于气体吸收谱线的展宽。因此，DLAS技术是一种高分辨率的光谱吸收技术，半导体激光穿过被测气体的光强衰减可用朗伯-比尔（Lambert-Beer）定律表述



式中，IV,0和IV分别表示频率V的激光入射时和经过压力P，浓度X和光程L的气体后的光强；S（T）表示气体吸收谱线的强度；线性函数g(v-v0)表征该吸收谱线的形状。通常情况下气体的吸收较小，可用式（4-2）来近似表达气体的吸收。这些关系式表明气体浓度越高，对光的衰减也越大。因此，可通过测量气体对激光的衰减来测量气体的浓度。

2.光谱线的线强

气体分子的吸收总是和分子内部从低能态到高能态的能级跃迁相联系的。线强S（T）反映了跃迁过程中受激吸收、受激辐射和自发辐射之间强度的净效果，是吸收光谱谱线最基本的属性，由能级间跃迁概率经及处于上下能级的分子数目决定。分子在不同能级之间的分布受温度的影响，因此光谱