Diante dos problemas de deriva de frequência do laser, largura de linha excessiva e dificuldade das técnicas tradicionais de estabilização de frequência em conciliar medição rápida de ponto único e custo de hardware no sistema de espectroscopia por decaimento de cavidade (Cavity Ring-Down Spectroscopy, CRDS), foi estabelecida uma correspondência entre a frequência de modulação e a seleção de fase na espectroscopia de modulação de frequência, aplicada à estabilização da frequência do laser e ao sistema CRDS, realizando medição rápida de ponto único do gás acetileno. Teoricamente, o sistema demonstra as leis de evolução dos sinais de erro de fase de absorção e dispersão com a variação da frequência de modulação na espectroscopia de modulação de frequência e explica as características físicas da escolha preferencial de diferentes fases de desmodulação com um ponto crítico em 300 MHz, onde o sinal de absorção domina abaixo de 300 MHz, enquanto o sinal de dispersão é mais favorável na faixa de alta frequência. Foi construído um sistema de estabilização de frequência de laser baseado em FPGA, e a evolução do valor pico a pico do sinal de erro foi verificada em alta concordância com a teoria. Otimizando parâmetros como pressão e concentração, utilizando controlador PID, a frequência do laser foi travada com precisão na linha de absorção do acetileno, alcançando estabilidade de frequência e estreitamento da largura de linha. A aplicação do laser estabilizado na medição por espectroscopia CRDS mostrou que os limites de detecção do sistema atingiram 6,23×10^-10 /cm e 2,51×10^-10 /cm nas frequências de modulação de 9 MHz (fase de absorção) e 350 MHz (fase de dispersão), respectivamente, de acordo com a análise da variância de Allan, melhorando quase uma ordem de magnitude em relação ao sistema não estabilizado (1,55×10^-9 /cm). As concentrações mínimas correspondentes foram de 5,09×10^-12 mol/mol e 1,26×10^-11 mol/mol, também apresentando um aprimoramento de quase uma ordem de magnitude em comparação ao sistema não estabilizado (1,55×10^-11 mol/mol). Embora a fase de dispersão de alta frequência possua desempenho superior, a melhora em relação à fase de absorção de baixa frequência é limitada; portanto, em aplicações práticas, é possível balancear a frequência de modulação com os custos de hardware para alcançar um equilíbrio entre desempenho e custo, fornecendo uma referência importante para o monitoramento de gases com alta precisão e baixo custo nas áreas de monitoramento ambiental e sensores industriais.

espectroscopia a laser; espectroscopia por decaimento de cavidade; espectroscopia de modulação de frequência; estabilização da frequência do laser; detecção de gases traço