近日，我校大气物理学院、气候系统预测与变化全国重点实验室夏海云教授团队在多气体同时探测应用取得重大突破。该团队创新性提出时域堆叠光谱技术，设计了一套光路可重构的多气体单光子灵敏度激光雷达，相关研究成果发表于国际著名光学期刊《Optics and Laser Technology》，为复杂环境中的多气体泄漏监测提供了快速、可靠的技术方案。
当前，在各类复杂环境中对易燃易爆、有毒有害气体泄漏进行快速检测对各领域的安全保障至关重要，但现有检测手段仍存在一定局限性。基于宽谱环境光源的被动遥感探测技术具有同时探测多种气体的能力，但在昼夜连续监测上具有挑战性；基于多光源结构的点式主动探测方案通常采用时分复用技术对目标气体依次探测，但此类系统通常探测范围有限，且随着气体探测种类增加难以保障探测效率。
针对上述应用困境，团队提出的单光子时域堆叠多气体光谱路径积分激光雷达。该系统采用特定的时序策略，在单个扫描周期内对多种气体的吸收线进行排列组合，在10微秒内可完成所有目标气体吸收光谱扫描。在定量探测中，仅对识别到的气体进行精细化检测，避免无效探测通道开启，提高了时效性。同时，采用可对极微弱信号探测的单光子探测器以及可多带宽通道同时开启的可编程光栅滤波器，保障了系统在开放路径中高灵敏、低噪声探测。
实验数据进一步验证了系统多气体识别的时效性和精准性。在1秒探测时间内准确同时识别到了乙炔（C2H2）、氰化氢（H13CN）、一氧化碳（CO）和甲烷（CH4）四种工业常见的危害气体。同时，在时间气体路径积浓度监测过程中，测量准度优于0.05%，精度优于0.48%，充分证明了该系统的可靠性和稳定性。
该论文第一作者为大气物理学院硕士研究生郭可欣，责任作者为余赛芬博士。该研究得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、杭州光在科技有限公司的支持。
单光子时域堆叠多气体光谱路径积分激光雷达原理图
多气体同时、快速识别
论文：
https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2026.115012
