氣體檢測(cè)系統(tǒng)中穩(wěn)定LD工作的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、基于可調(diào)諧二極管激光器吸收光譜技術(shù)（TDLAS）的氣體濃度檢測(cè)系統(tǒng)中，半導(dǎo)體激光器（LD）做為系統(tǒng)的核心器件，其工作狀態(tài)直接影響到檢測(cè)系統(tǒng)的精度與可靠性，因此檢測(cè)系統(tǒng)中穩(wěn)定LD的工作狀態(tài)十分重要。影響LD工作狀態(tài)的主要因素在于注入電流與溫度，所以氣體檢測(cè)系統(tǒng)中穩(wěn)定LD工作狀態(tài)的關(guān)鍵是對(duì)注入電流與溫度的穩(wěn)定控制。
　　 研究中首先分析了LD工作原理，著重介紹了實(shí)驗(yàn)中所選用的垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）的基本結(jié)構(gòu)與特性。同時(shí)以甲

2、烷氣體為研究對(duì)象，介紹了氣體光譜吸收的基本原理，分析了基于波長(zhǎng)調(diào)制的甲烷氣體濃度諧波檢測(cè)方案，進(jìn)一步明確了實(shí)現(xiàn)方案對(duì)LD工作狀態(tài)的要求，尤其是對(duì)輸出波長(zhǎng)穩(wěn)定性的要求。其次，根據(jù)檢測(cè)方案對(duì)LD輸出波長(zhǎng)的要求，設(shè)計(jì)了通過(guò)注入電流的變化實(shí)現(xiàn)光源輸出波長(zhǎng)調(diào)制的方案，分析了LD驅(qū)動(dòng)電路中關(guān)鍵元件的選取依據(jù)，制作完成了LD驅(qū)動(dòng)電路，保證了影響激光器工作狀態(tài)的注入電流的穩(wěn)定性。但是，要實(shí)現(xiàn)只由注入電流對(duì)光源輸出波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)制的前提是要穩(wěn)定影響LD輸出波

3、長(zhǎng)的另一關(guān)鍵因素-溫度。為了保證LD工作溫度滿足檢測(cè)方案的要求，研究中結(jié)合典型的溫度控制理論，分析了LD組件熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)及影響LD溫度的因素，結(jié)合溫度傳導(dǎo)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了以外層機(jī)箱溫度控制與內(nèi)層熱電制冷器（TEC）溫度控制相結(jié)合的溫度控制方案，制作完成了LD溫度控制電路，達(dá)到了滿意的效果。
　　 最后通過(guò)氣體檢測(cè)系統(tǒng)的整體測(cè)試表明，LD工作狀態(tài)穩(wěn)定，所制作完成的驅(qū)動(dòng)電路及溫度控制電路滿足氣體檢測(cè)系統(tǒng)的要求。同時(shí)針對(duì)檢測(cè)方案中波長(zhǎng)調(diào)制