СИСТЕМА НА ОСНОВЕ ОПТИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРА С ОБРАТНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗЬЮ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ СЛЕДОВ ГАЗА С ПОМОЩЬЮ РАМАНОВСКОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ

1. Способ анализа газов с применением рамановской спектрометрии, включающий этапы:воздействия на лазерный источник (100) управляющим сигналом для генерирования пучка лазерного излучения с перестройкой частоты генерации в диапазоне частот, содержащем частоты различных резонансных мод оптического резонатора (180), удерживающего анализируемые газы, причем ширина указанного частотного диапазона является меньшей, чем разрешающая способность рамановского спектрометра, подачи пучка лазерного излучения на вход (182) оптического резонатора, выведения из оптического резонатора пучка обратной связи, настройки фазы и амплитуды пучка обратной связи, отправления пучка обратной связи с настроенной фазой и амплитудой на лазерный источник,выполнение измерения изменений световой интенсивности пучка лазерного излучения в оптическом резонаторе и обнаружения пиков (221-229) световой интенсивности на кривых изменения световой интенсивности во время перестройки частоты генерации в указанном частотном диапазоне, причем каждый пик световой интенсивности соответствует резонансной моде оптического резонатора, при этом настройку фазы пучка обратной связи выполняют для уменьшения отклонения между медианным временем и временем появления вершины одного из пиков световой интенсивности, притом что амплитуду пучка обратной связи настраивают, чтобы сократить по меньшей мере один интервал с нулевой интенсивностью между пиками световой интенсивности, и получения с помощью датчика (330) спектрометра результатов измерения спектра не упруго рассеиваемого света под действием лазерного пучка в оптическом резонаторе для определения природы и/или концентрации газов в оптическом резонаторе.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что: управляющий сигнал лазерного источника (100) обладает периодической формой, идатчик (330) спектрометра, содержащий совокупность фоточувствительных элементов, принимает часть неупруго рассеиваемого света и находится под управлением с возможностью работы в режимах экспонирования в чередовании с режимами считывания, во время выполнения которых фоточувствительные элементы генерируют результаты измерения спектра,при этом во время выполнения каждого режима экспонирования способ включает следующие этапы: получение интегральной величины значений измерений световой интенсивности пучка лазерного излучения в оптическом резонаторе и/или световой интенсивности части упруго рассеиваемого света под действием лазерного луча в оптическом резонаторе, инормирование каждого из результатов измерения спектра, получаемых в конце действия режима экспонирования в виде функции интегральной величины для генерирования нормированного спектра.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что режимы экспонирования характеризуются длительностью, равной целому числу периодов управляющего сигнала лазерного источника, суммируемому с частью такого периода, причем начало выполнения каждого режима экспонирования синхронизировано с управляющим сигналом (200) лазерного источника (100).
4. Способ по п. 2 или 3, отличающийся тем, что каждый режим экспонирования начинается и прерывается в течение таких интервалов времени, когда в оптическом резонаторе (180) свет отсутствует.
5. Способ по любому из пп. 2-4, включающий этапы: периодического прерывания подачи электропитания на лазерный источник для измерения темнового тока в фотодетекторе (190), предоставляющем результаты измерения изменений световой интенсивности пучка лазерного излучения в оптическом резонаторе, и коррекции результатов измерения изменений световой интенсивности пучка лазерного излучения в оптическом резонаторе с использованием среднего значения результатов измерения темнового тока.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что прерывания подачи электропитания на лазерный источник осуществляются за пределами интервалов выполнения режимов экспонирования.
7. Способ по любому из пп. 2-6, включающий этапы: выключения электропитания на лазерном источнике во время выполнения режима прерывания, длящегося в течение по меньшей мере одного последующего режима экспонирования, и для каждого фоточувствительного элемента датчика (330) спектрометра: измерения темнового тока во время выполнения режима прерывания, коррекции сохраненной величины среднего темнового тока для фоточувствительного элемента на основании результата измерения темнового тока, получаемого для фоточувствительного элемента, и коррекции каждого результата измерения спектра, предоставляемого фоточувствительным элементом, в соответствии с сохраненной величиной среднего темнового тока для фоточувствительного элемента, причем для очистки фоточувствительных элементов результату измерения темнового тока могут предшествовать несколько результатов измерений, которые не учитываются при расчете.
8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что пучок лазерного излучения, предоставляемый на входе оптического резонатора (180), и пучок обратной связи передаются по одному и тому же оптическому пути между лазерным источником и входом оптического резонатора.
9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что амплитуду пучка обратной связи настраивают с помощью настраиваемого модуля (160) фарадеевского вращателя, установленного на оптическом пути между лазерным источником (100) и входом (182) оптического резонатора (180), причем модуль фарадеевского вращателя ослабляет амплитуду пучка обратной связи и пропускает пучок лазерного излучения от лазерного источника (100).
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что модуль (160) фарадеевского вращателя управляется с помощью сервопривода в соответствии с результатами измерения световой интенсивности пучка лазерного излучения в оптическом резонаторе (180) для сведения к минимуму интервалов с нулевой интенсивностью между пиками (221-229) световой интенсивности, причем управление с помощью сервопривода модулем фарадеевского вращателя может достигаться посредством воздействия на его температуру.
11. Устройство для анализа газа с применением рамановской спектрометрии, содержащее оптический резонатор, в который вводят пучок лазерного излучения, генерируемый лазерным источником (100), которое выполнено с возможностью осуществления способа, заявленного по одному из пп. 1-10.
12. Устройство для анализа газа по п. 11, отличающееся тем, что лазерный источник (100) выполнен с возможностью перестройки частоты генерации без перескока мод.
13. Устройство для анализа газа по п. 12, отличающееся тем, что оптический резонатор характеризуется V-образной формой и содержит зеркало (182) связи, образующее вход в оптический резонатор, и два торцевых зеркала (184, 186) резонатора, причем торцевые зеркала резонатора характеризуются большей отражательной способностью, чем зеркало связи, или аналогичной ему.
14. Устройство для анализа газа по п. 11 или 13, отличающееся тем, что зеркала (182, 184, 186), образующие оптический резонатор (180), характеризуются радиусом кривизны, выполненным с возможностью настройки формы профиля интенсивности пучка внутри оптического резонатора в области (52) для улавливания света, рассеиваемого в резонаторе под действием пучка лазерного излучения.
15. Устройство для анализа газа по любому из пп. 12-14, отличающееся тем, что рассеиваемый в оптическом резонаторе свет наблюдается через одно из торцевых зеркал (184, 186) резонатора, причем торцевые зеркала (184, 186) резонатора содержат покрытие, обладающее максимальным коэффициентом отражения для отражаемого пучка на каждой из резонансных мод оптического резонатора, и характеризуются максимальным коэффициентом пропускания для по меньшей мере одной стоксовской линии из рамановских линий.
16. Устройство для анализа газа по любому из пп. 11-15, отличающееся тем, что лазерный источник (100) представляет собой один из следующих типов:лазерный диод с распределенной обратной связью,лазерный диод с распределенным брэгговским отражателем,диод типа Фабри-Перо, стабилизированный объемной или голографической брэгговской решеткой или узкополосным фильтром,лазер, связанный с устройством для настройки частоты генерации,лазер с поверхностным излучением и вертикальным резонатором, соединенным с диэлектрическим мембранным зеркалом.
17. Устройство для анализа газа по любому из пп. 11-16, содержащее исполнительный механизм (154), соединенный с зеркалом (153) для изменения длины оптического пути между лазерным источником (100) и входом в оптический резонатор (180) для настройки фазы пучка обратной связи.