Frente a los problemas de deriva de frecuencia del láser, ancho de línea excesivo y dificultades de las técnicas tradicionales de estabilización de frecuencia para lograr mediciones rápidas en un solo punto y costos de hardware en el sistema de espectroscopía de cavidad anillo (Cavity Ring-Down Spectroscopy, CRDS), se estableció una relación entre la frecuencia de modulación y la selección de fase en la espectroscopía de modulación de frecuencia y se aplicó en la estabilización de frecuencia del láser y el sistema CRDS, logrando mediciones rápidas en un solo punto del gas acetileno. Desde un punto de vista teórico, el sistema muestra la evolución de las señales de error de fase en absorción y dispersión con el cambio de la frecuencia de modulación en la espectroscopía de modulación de frecuencia, exponiendo las propiedades físicas de la selección preferente de diferentes fases de demodulación con un punto crítico a 300 MHz, donde el señal de absorción domina por debajo de 300 MHz, mientras que la señal de dispersión es más dominante en la banda de alta frecuencia. Se construyó un sistema de estabilización de frecuencia láser basado en FPGA y la evolución del valor pico a pico de la señal de error fue confirmada en alto acuerdo con la teoría. Mediante la optimización de parámetros como la presión y concentración, y utilizando un controlador PID, la frecuencia del láser fue bloqueada con precisión en la línea de absorción del acetileno, logrando estabilidad de frecuencia y estrechamiento del ancho de línea. La aplicación del láser estabilizado a la medición CRDS mostró que los límites de detección del sistema alcanzaron 6.23×10^-10 /cm y 2.51×10^-10 /cm a frecuencias de modulación de 9 MHz (fase de absorción) y 350 MHz (fase de dispersión), respectivamente, según el análisis de varianza de Allan, mejorando casi en un orden de magnitud con respecto al sistema no estabilizado (1.55×10^-9 /cm). Las concentraciones mínimas correspondientes fueron de 5.09×10^-12 mol/mol y 1.26×10^-11 mol/mol, también mejorando un orden de magnitud respecto al sistema no estabilizado (1.55×10^-11 mol/mol). Aunque la fase de dispersión de alta frecuencia tiene un rendimiento excelente, la mejora es limitada comparada con la fase de absorción de baja frecuencia; por lo tanto, en aplicaciones prácticas, es posible equilibrar la frecuencia de modulación con el costo del hardware para conseguir un balance entre rendimiento y costo, proporcionando una referencia importante para el monitoreo de gases de alta precisión y bajo costo en los campos de monitoreo ambiental y sensores industriales.

espectroscopía láser; espectroscopía de cavidad anillo; espectroscopía de modulación de frecuencia; estabilización de frecuencia láser; detección de gases traza