半導(dǎo)體激光器的寬譜快速調(diào)諧及其在氣體檢測(cè)中的應(yīng)用.pdf

1、本文基于DFB半導(dǎo)體激光器的調(diào)諧機(jī)理,建立了半導(dǎo)體激光器的調(diào)諧特性的數(shù)學(xué)模型,結(jié)合實(shí)驗(yàn),給出了激光器調(diào)諧特性傳遞函數(shù),即輻射波長(zhǎng)與電流、溫度的關(guān)系。提出了快速溫度調(diào)諧的方法并搭建了實(shí)驗(yàn)裝置,通過給激光二極管組件中的熱電制冷器(TEC)施加較大的周期性驅(qū)動(dòng)電流改變激光腔溫度實(shí)現(xiàn)快速連續(xù)調(diào)諧。TEC驅(qū)動(dòng)電流為1.5A時(shí),可在小于2.2s調(diào)諧時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)4nm的波長(zhǎng)掃描,改善激光器散熱條件等可以拓寬溫度掃描范圍從而實(shí)現(xiàn)更寬的波長(zhǎng)掃描。
　

2、　 本文提出了在快速溫度調(diào)諧過程中的波長(zhǎng)辨識(shí)方法,通過實(shí)測(cè)負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻的溫度值來預(yù)測(cè)LD chip的溫度值,從而根據(jù)激光器的注入電流值和先驗(yàn)的激光器調(diào)諧特性實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)快速調(diào)諧時(shí)激光器的輸出波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)證明所述方法有效可行,波長(zhǎng)預(yù)測(cè)的偏差小于10pm。建立了激光器模塊(LDM)的等效電路模型,使用PSPICE仿真了不同環(huán)境溫度下的溫度調(diào)諧過程,驗(yàn)證了模型及波長(zhǎng)補(bǔ)償方法的適用性。
　　 利用寬譜溫度調(diào)諧TDLAS系統(tǒng)進(jìn)

3、行了氣體檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。首先,測(cè)得了CO2氣體在6320cm-1～6336 cm-1波段的波長(zhǎng)調(diào)制光譜的二次諧波(WMS-2f)信號(hào),得到了8個(gè)強(qiáng)吸收線和14個(gè)弱吸收線的位置,線強(qiáng)、線寬等數(shù)據(jù)。然后又測(cè)得了CO2和CO混合氣在6318.5cm-1～6336 cm-1波段的WMS-2f吸收譜。因此,寬譜TDLAS技術(shù)可以用于單一氣體的高精度測(cè)量和多成分氣體的同時(shí)檢測(cè)。
　　 本文的創(chuàng)新之處在于提出了一種寬譜快速調(diào)諧方法以及調(diào)諧過程中激光