基于STM32的DFB气体激光器驱动电路设计与实验

可调谐半导体激光吸收光谱技术气体痕量检测系统中,激光器驱动电路存在模块体积大、电流纹波大、温度漂移严重、响应速度慢等问题,容易导致激光器波长偏离谱线吸收峰,影响系统测量精度。为解决上述问题,首先设计集高精度恒流源、实时监测电路、电阻-电压变换电路、温度采集电路、MAX1978制冷器控制芯片、数字PID整定算法等于一体的激光驱动器;然后,实验测试激光驱动器对DFB激光器(1 627 nm)电流调谐与温度控制的性能,分析确定DFB激光器波长的电流调谐系数、温度调谐系数以及内部温度误差来源;最后,通过改进B值计算及校正方法,对激光驱动器温度控制误差进行补偿,实现DFB激光器输出波长的精准锁定。实验表明:改善后的激光驱动器较传统激光驱动器的驱动电流绝对误差降低54.5%(±0.005 mA);控制温度绝对误差降低71.4%(±0.01℃);响应时间提高2.98倍(0.067 s/℃);C_2H_4气体检测系统精度提高17%。研究结果为TDLAS气体检测方法的应用提供了可靠的技术支撑。     

光声气体检测系统中半导体激光器的波长调制

在光声光谱法气体检测中,因为激光器发光波长需与待测气体吸收峰严格匹配,所以需对激光器波长精确调谐.由于半导体激光器发光的波长与温度、驱动电流间有确定的关系,采用波长调制的方法,在一定精度的温度控制下,对波长进行扫描,可确保激光器驱动信号在一个周期内能够产生稳定的光声信号.实验表明,该方案能满足光声气体检测系统的要求.     

两种激光器温度控制方法的比较

温度对半导体激光器的特性有很大的影响,在要求半导体激光器输出波长稳定的情况下,必须对其温度进行高精度控制,因此,对半导体激光器的温度控制技术的研究有重要的意义。采用半导体制冷器实现对激光器温度控制是一种常用的方法,本文对该方法的两种改进型温控系统进行了比较,得出了相关结论。     

两种激光器温度控制方法的比较

温度对半导体激光器的特性有很大的影响,在要求半导体激光器输出波长稳定的情况下,必须对其温度进行高精度控制,因此,对半导体激光器的温度控制技术的研究有重要的意义。采用半导体制冷器实现对激光器温度控制是一种常用的方法,本文对该方法的两种改进型温控系统进行了比较,得出了相关结论。     

光纤气体传感器光源温控问题的研究

光谱吸收型光纤气体传感器中,利用气体分子的吸收光谱,采用分布反馈式半导体激光器(DFB LD)作为光源,使光源输出中心波长精确对准气体的吸收峰,从而来检测出气体的浓度.而要使测量准确,光源的温控非常重要.提出了一种光源两级温控的思想:外壳温控和结温控制,并设计了温控电路,温控实验证明了两级温控的有效性.     

全光纤掺Yb3+光纤光栅激光器及其输出特性

采用光纤光栅作为光纤激光器的谐振腔, 利用中心波长为970 nm的半导体激光器（LD）作为抽运源. 对准圆形内包层的掺Yb³⁺双包层光纤进行泵浦, 其抽运功率为11.8 W, 实现了7.5 W的单模激光输出, 输出波长为1 080 nm, 斜效率63.5%.     

基于TDLAS一次谐波的甲烷浓度检测系统及其温度补偿研究

本文结合甲烷1 653.72 nm波长2v3带R3支气体吸收线,分析温度变化对甲烷吸收线的谱线特性及甲烷气体浓度测量产生的影响。基于可调谐二极管激光吸收光谱与波长调制光谱技术,应用一次谐波信号检测甲烷气体的浓度,通过温度补偿抑制环境温度变化给检测带来的干扰。实验结果表明,研制的甲烷浓度检测系统的性能稳定,利用温度补偿系数校准后系统测量偏差在1%以内,可以有效地提高系统的检测精度。     

基于PLC的双波长双光路DFB LD瓦斯气体检测技术

针对传统热催化瓦斯检测技术和光纤传感瓦斯检测技术的不足,提出了一种新的瓦斯气体检测方案.根据双波长双光路DFB LD光谱吸收原理,采用Siemens PLC控制技术,设计了瓦斯气体传感器和瓦斯气体检测系统.实验结果表明,该系统拓宽了检测范围,具有精度高、稳定性好、寿命长等特点,并能消除光路干扰和光源输出功率不稳定等因素.     

基于体布拉格光栅的高功率可调谐Er／Yb共掺光纤激光器

主要介绍基于体布拉格光栅（VBG）的宽调谐Er／Yb共掺光纤激光器．通过中心波长为976nm的半导体激光器（LD）包层泵浦Er／Yb共掺光纤,并利用VBG作为波长选择器件,在耦合进入光纤的泵浦光功率为51w的情况下,实现了13．1W的功率输出,激光中心波长为1570nm,相应的斜效率约26．6％．通过改变VBG的工作角度,实现了1532—1570nm连续可调谐激光输出,调谐范围达38nm,基本覆盖了整个光纤通信低损耗的c波段（1530—1565nm）,激光功率输出水平≥10．66w．     

半导体激光(红光)高频微弱信号检测技术的研究

半导体激光（红光）高频微弱信号检测技术的研究王金成华家宁（南京师范大学物理系２１００２４）介绍一种无需配合目标的测距、测厚系统，可对ｎＷ量级的高频微弱光进行探测。本系统分三部分：１）激光发射部分，采用波长为６７０ｎｍ、功率为１０ｍＷ半导体激光管，调制...     

基于C8051F020单片机的半导体激光器稳频系统

为推进半导体激光器稳频技术向数字化、 智能化发展, 提出一种基于C8051F020单片机的数字辅助稳频方法。该方法通过对饱和吸收信号进行检测, 得到半导体激光器频率变化的误差量, 再利用对误差信号的计算处理反馈给电流控制及温度控制, 从而对半导体激光器进行稳频, 并据此思路设计了稳频系统的硬件电路及软件辅助锁频程序。经实验验证, 该系统实现了开机自动稳频, 在失锁后能重新锁定, 得到秒稳8.39×10^-11, 千秒稳7.99×10^-12的稳定度指标。     

用于TDLAS甲烷检测的激光器电流驱动与温控系统

为了满足激光器在甲烷气体检测中对输出波长稳定的需求,自主设计以STM32F103RCT6为微处理器核心的电流驱动系统和温控系统,包括信号发生电路、滤波电路、温度采集与控制电路等,运用信号发生芯片生成锯齿扫频信号、正弦调制信号、直流偏置信号,把他们叠加作为激光器注入电流,同时对激光器整体构建二级制冷系统,通过温度和电流的调谐使激光器发出的波长在甲烷气体吸收峰1 653.72nm附近扫描,以使气体充分吸收。经验证,整个系统工作稳定,可持续工作时间超过36h,温度误差为±0.008℃,电流驱动误差≤0.09mA,波长误差在千分位,满足设计需求。     

基于激光吸收光谱的水泥工业废气检测方法

可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术具有灵敏度高、选择性强、响应快速等特点。利用中心波长为1 579nm的光通信波段光纤耦合近红外分布反馈(DFB)式半导体激光器,结合波长调制技术,建立了基于TDLAS的水泥工业废气实时检测实验装置。通过波长调谐使激光波长同时覆盖CO和CO2的吸收线,实现对这两种成分的同时检测。CO和CO2的最低检测浓度可达4×10-5(体积分数),满足对水泥工业废气的检测要求。     

基于TDLAS的一氧化碳浓度检测的研究

可调谐二极管激光吸收光谱技术（TDLAS）是利用气体分子的吸收光谱技术,痕量大气中污染气体的成分及浓度的新方法．介绍了TDLAS系统的组成及原理,分析了气体检测中二次谐波信号的检测原理,建立了待测浓度气体的二次谐波信号与标准浓度的二次谐波信号之间的模型,并用实验验证了该模型的准确性．     

可调谐半导体激光光谱技术在工业控制监测氧气浓度中的应用

采用分布反馈式（Distributed feedback,DFB）半导体激光器作为光源,通过检测760nm附近氧气的一条转动吸收线对排放的气体中氧气的浓度进行实时监测．采用开放式双光程设计,并通过背景信号拟合的方法消除消光系数对检测的影响．实验结果证明,该方法是可以对氧气的实时在线浓度进行检测的一种比较简单的方法．     

铜仁“油茶通”数据平台的构建与应用

针对铜仁市油茶产业发展中存在的问题,构建基于物联网和数据展示的应用平台——油茶通。系统应用物联网技术采集数据,对铜仁地区油茶种植、宣传等各种情况进行数据化管理,构建了油茶交易信息发布平台、油茶宣传管理平台、基于人工在线咨询与离线智能交流的油茶咨询交流平台。上述平台基于构建的铜仁油茶通微信公众号、微信小程序、PC端和移动端官网等应用,对铜仁地区的油茶产业信息化产生积极的影响。     

基于一次谐波的光谱吸收式甲烷气体传感器设计

甲烷气体检测是工业生产、环境监测和科学研究领域中的一个重要研究课题.该文在基于波长调制技术的光谱吸收式光纤气体检测方法的基础上,分析了一次谐波信号的数学模型,提出了一种基于一次谐波设计的光纤甲烷气体传感器的实施方案,设计精确的电流和温度电路控制垂直腔面发射激光器,利用锁相放大器AD630提取一次谐波信号幅度,实现对不同浓度的甲烷气体进行测量.实验结果表明,一次谐波信号幅度与浓度存在着很好的线性关系,分辨率达到20ppm.该系统消除了光源波动的影响,工作稳定,简化了结构,调试简便.