1. 研究目的与意义
在利用光谱特性测量物质成分浓度或者性质时，为了提高测量仪器的检测精度，通常需要很长的测量光程；同时为了在采样方便、测量精确等要求下，封闭的光学样品池是物质成分（特别是气体成分）监测的重要载体。在有限物质成分的条件下，为了更精确测量其光学特性以做定性定量的分析，提高测量探测限，或者进一步地达到探测系统小型化便携化的目标，往往需要在光学样品池有限体积内折叠光路使之达到有效测量光程的要求。因此，结合相应的光学系统和机械结构设计，搭建相应的光学多次反射池系统，对于物质浓度的准确测量具有重要作用。
2. 研究内容和预期目标
针对待测物质（如痕量气体）性质和光谱特征测量的需要，研究经典光学多次反射池（如怀特池、Herriot等）的基本结构和系统原理，设计可用于大气成分监测的多次反射池系统结构；对其光路系统进行设计，实现小尺寸样品池（如短于1米）条件下，光路在样品池内的多次反射，实现系统内光束与物质的长光程相互作用，达到优化系统探测限，提高系统集成化程度的目标；设计相关调节装置实现系统光路的精确获取和调节等；结合zemax、solidworks、tracepro等光学机械设计和模拟软件，实现系统建模和光路模拟，并对结果进行设计分析，并开展相关产品化和应用研究。
3. 研究的方法与步骤
为保证研究的科学性，规范性与实用性，本课题搜查了大量的文献资料。现在怀特池传统的基本结构与原理上采用高斯光学分析法推导，设计出一种可以检测大气成分的多次反射池结构。
步骤：1）研究经典光学反射池如（怀特池、herriot等)的基本结构和基本原理。
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设计出可用于监测大气成分的多次反射池系统结构；对其光路系统进行设计分析，实现小尺寸样品池（如短于1米）条件下，光路在样品池内的多次反射，实现系统内光束与物质的长光程相互作用，达到优化系统探测限，提高系统集成化程度的目标。
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[1] robert c., simple, stable, and compactmultiple-reflection optical cell for very long optical paths [j]. appliedoptics, 2007, 46(22): 5408.
[2] fang b , yang n , zhao w , et al. improved sphericalmirror multipass-cell-based interband cascade laser spectrometer for detectingambient formaldehyde at parts per trillion by volume levels[j]. applied optics,2019, 58(32):8743.
[3] j. b. mcmanus, m. s. zahniser, d. d. nelson, dualquantum cascade laser trace gas instrument with astigmatic herriott cell at highpass number, applied optics, 2011, 50, a74–a85.
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（1）2022-2-01～2022-3-08 查阅文献资料，进行文献综述，撰写开题报告，翻译英文文献；
（2）2022-3-09～2022-3-22 查阅相关资料，了解光学多次反射池系统组成原理，研究典型多次反射池基本结构；
（3）2022-3-23～2022-4-05 进行光学多次反射池系统参数化设计，优化系统结构；
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