优化的光声电池有助于减少相干和非相干噪声的影响

中国科学院合肥物理科学研究所的一个团队开发了一种高灵敏度差分亥姆霍兹光声电池，并成功应用于甲烷检测。相关结果发表在《光学快报》上。

光声光谱是一种间接吸收光谱技术，它通过检测被测气体产生的光声信号来获得气体浓度。由于光声光谱具有灵敏度高、选择性好、背景检测零等优点，广泛应用于环境监测、医学诊断、燃烧分析、功率检测等领域。

然而，光声检测性能容易受到各种噪声以及光声细胞壁吸收光能产生的相干噪声的影响。目前，很少有关于同时抑制相干和非相干噪声以及增强光声信号的报道。

“我们的研究基于光声检测的原理，”领导该团队的方永华教授说，“细胞具有特殊的结构，使光束能够在镀金内壁上多次反射，从而激发出更高的光声信号。

至于吸收光能时产生的相干光声细胞壁噪声，他们采用波长调制和二次谐波技术对其进行抑制。

光声电池的差异特性也有助于抑制不相干噪声。还对光声电池进行了详细仿真和优化，进一步提高了被测气体的更换速度，同时实现了卓越的性能。

研究人员后来在甲烷气体检测实验中对其进行了测试，光声电池显示出良好的线性度和灵敏度。

当激发光源为低功耗(6mW)近红外(1，653nm)分布式反馈激光器时，在一秒检测时间内达到177ppb的最小检测限，相应的归一化噪声等效吸收系数为4.1×10–10厘米–1瓦赫兹–1/2.这比之前报告的归一化噪声等效吸收系数要准确得多，后者约为10-8到10-10次序。