半導體激光器的寬譜快速調諧及其在氣體檢測中的應用.pdf

1、本文基于DFB半導體激光器的調諧機理,建立了半導體激光器的調諧特性的數(shù)學模型,結合實驗,給出了激光器調諧特性傳遞函數(shù),即輻射波長與電流、溫度的關系。提出了快速溫度調諧的方法并搭建了實驗裝置,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動電流改變激光腔溫度實現(xiàn)快速連續(xù)調諧。TEC驅動電流為1.5A時,可在小于2.2s調諧時間內實現(xiàn)4nm的波長掃描,改善激光器散熱條件等可以拓寬溫度掃描范圍從而實現(xiàn)更寬的波長掃描。
　

2、　 本文提出了在快速溫度調諧過程中的波長辨識方法,通過實測負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻的溫度值來預測LD chip的溫度值,從而根據(jù)激光器的注入電流值和先驗的激光器調諧特性實時預測快速調諧時激光器的輸出波長。實驗證明所述方法有效可行,波長預測的偏差小于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)境溫度下的溫度調諧過程,驗證了模型及波長補償方法的適用性。
　　 利用寬譜溫度調諧TDLAS系統(tǒng)進

3、行了氣體檢測實驗。首先,測得了CO2氣體在6320cm-1～6336 cm-1波段的波長調制光譜的二次諧波(WMS-2f)信號,得到了8個強吸收線和14個弱吸收線的位置,線強、線寬等數(shù)據(jù)。然后又測得了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技術可以用于單一氣體的高精度測量和多成分氣體的同時檢測。
　　 本文的創(chuàng)新之處在于提出了一種寬譜快速調諧方法以及調諧過程中激光