光声红外光谱（PAS）是一项在环境与大气监测、工业过程控制及医学诊断领域颇具前景的痕量气体检测与分析技术。其原理是利用红外光脉冲激发气体分子的转动能级与振动能级，被吸收的能量转化为动能脉冲并形成声波，由麦克风探测。PAS由此能够以灵敏且具有选择性的方式实现紧凑坚固的多组分气体分析，动态范围宽、响应时间快。近年来，采用光学激光读出的MEMS悬臂梁麦克风技术的进展，加之具备高输出功率的新型单色可调谐中红外光源的出现，已使ppb级灵敏度与宽选择性PAS仪器的实现成为可能。

OPO中红外光源的技术特点

Cobolt Odin中红外光源在多个方面与PAS仪器的需求相契合。该激光器基于超紧凑光学参量振荡器（OPO）——一种非线性光学器件，在光学谐振腔内将泵浦激光的波长下转换为两个更长的波长。发射波长取决于非线性光学晶体（NLO）的配置，可覆盖的波长范围仅受NLO透过窗口的限制。这种宽光谱选择性与调谐能力是OPO相对于其他中红外光源的普遍优势。具体而言，OPO可在2.8–3.6 μm范围内提供较高输出功率与可自由选择的波长，该波段对碳氢化合物的灵敏检测尤为重要，涵盖BTX、C2H2、CH4、HCN、HCl、HF等多种污染性或毒性工业化学品的较强基频分子跃迁。此外，OPO相比其他中红外技术所具备的宽调谐能力，支持借助共同的信号处理与化学计量学方法实现多组分气体检测。该激光器采用专有的HTCure组装技术，将泵浦激光与OPO谐振器集成于单一密封封装中，实现紧凑而坚固的激光结构。

探测性能与结构集成

验证实验显示，采用功率95 mW的Cobolt Odin可调谐中红外激光器进行OPO-PAS甲烷检测，在1秒积分时间下探测限达到3 ppb。一体化激光头尺寸仅125×70×45 mm，对环境条件变化不敏感（可耐受60G冲击及-20 °C至+70 °C的温度循环），将OPO技术在体积、可靠性与易用性方面提升至新的水平，支持集成至用于现场痕量气体检测的紧凑型仪器中。

应用方向

该紧凑型OPO-PAS技术的应用方向包括甲烷（CH4）环境监测、面向汽车蒸发排放测量的乙醇监测，以及面向工业排放监测与过程控制的BTX多组分分析。在这些应用中，OPO/CE-PAS技术有望克服传统FTIR光谱在灵敏度与选择性方面的局限。

相关产品

Cobolt Odin系列为可调谐中红外激光器，波长3264–4330 nm，功率60–80 mW，脉冲重复频率10 kHz，适用于光声光谱（PAS）、激光诱导击穿光谱（LIBS）与光声学应用。