一、半導體激光光譜吸收技術基本原理
半導體激光光譜吸收技術（diode laser absorption spectroscopy,DLAS）最早于20世紀70年代提出。初期的DLAS技術只是一種實驗室研究用技術，隨著半導體激光技術在20世紀80年代的迅速發(fā)展，DLAS技術開始被推廣應用于大氣研究、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療診斷和航空航天等領域。特別是20世紀90年代以來，基于DLAS技術的現(xiàn)場在線分析儀表已逐漸發(fā)展成為熟，與非色散紅外、電化學、色譜等傳統(tǒng)工業(yè)過程分析儀表相比，具有可以實現(xiàn)現(xiàn)場原位測量、無需采樣和預處理系統(tǒng)、測量準確、響應迅速、維護工作量小等顯著優(yōu)勢，在工業(yè)過程分析和污染源監(jiān)測領域發(fā)揮著越來越重要的作用。
1.朗伯-比爾定律
DLAS技術本質上是一種光譜吸收技術，通過分析激光被氣體的選擇性吸收來獲得氣體的濃度。它與傳統(tǒng)紅外光譜吸收技術的不同之處在于，半導體激光光譜寬度遠小于氣體吸收譜線的展寬。因此，DLAS技術是一種高分辨率的光譜吸收技術，半導體激光穿過被測氣體的光強衰減可用朗伯-比爾（Lambert-Beer）定律表述
式中，IV,0和IV分別表示頻率V的激光入射時和經(jīng)過壓力P，濃度X和光程L的氣體后的光強；S（T）表示氣體吸收譜線的強度；線性函數(shù)g(v-v0)表征該吸收譜線的形狀。通常情況下氣體的吸收較小，可用式（4-2）來近似表達氣體的吸收。這些關系式表明氣體濃度越高，對光的衰減也越大。因此，可通過測量氣體對激光的衰減來測量氣體的濃度。
2.光譜線的線強
氣體分子的吸收總是和分子內部從低能態(tài)到高能態(tài)的能級躍遷相聯(lián)系的。線強S（T）反映了躍遷過程中受激吸收、受激輻射和自發(fā)輻射之間強度的凈效果，是吸收光譜譜線最基本的屬性，由能級間躍遷概率經(jīng)及處于上下能級的分子數(shù)目決定。分子在不同能級之間的分布受溫度的影響，因此光譜
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