甲烷气体检测中半导体激光器的温度控制

采用可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）的气体浓度检测系统,其半导体激光器（LD）的输出波长在注入电流恒定的情况下受温度影响很大。高精度的LD温度控制能够保证光源输出光谱的中心波长位于待测气体吸收峰。针对LD温度控制技术的特点,采用两级温度控制的思想,一级保证LD外部工作环境温度稳定在一个小的区间内,另一级是以LD组件热电制冷器（TEC）和热敏电阻（RT）结合模拟的比例—积分（PI）环节来实现温度稳定。实验结果表明,设计的温度控制系统具有良好的稳定性,检测精度可达0.01℃,满足实验的要求。     

红外激光光声光谱检测范围扩展的研究

本文对红外激光光声光谱检测范围扩展进行了研究。测试系统采用了 DNP 色谱柱,设计了可通过试样气流的可加热亥姆霍兹共振光声池,采用了两只光声池串联差分与锁相放大的办法以减小本底噪声。实验对含有乙酸乙酯和乙酸丁酯有机化合物的试样进行了分析,获得了光声色谱图。实验结果表明,当光声池前连色谱柱,即可检测含重分子量有机化合物的混合物,扩大了激光光声光谱的检测范围。     

半导体激光器驱动与控制系统的分析与设计

设计一种半导体激光器的驱动与控制系统, 能为半导体激光器提供高稳定度的驱动电流、 自动光功率控制和恒温控制, 提高了半导体激光器的使用寿命和输出波长的单一性.     

可调谐半导体激光器的动态波长切换控制

对单片集成半导体光放大器(SOA)的取样光栅分布布拉格反射型(SGDBR)激光器的动态波长控制技术进行了研究.设计的控制系统可对SGDBR激光器的前、后光栅节和相位节提供高同步精度的快速电流切换信号,使SGDBR激光器的输出波长实现ns量级的切换.同时,对SGDBR激光器动态波长切换过程中的瞬态效应进行了实验研究,在波长切换过程中精确控制SOA节驱动电流的关断时间,可以有效屏蔽SGDBR激光器在波长切换过程中出现的中间瞬态模式,从而改善SGDBR激光器的动态性能.     

隧道级联大功率半导体激光器热特性分析

基于光谱法，通过测量靠近衬底的有源区波长的变化来表征其温度的变化，计算了隧道级联多有源区大功率半导体激光器的热阻。与普通半导体激光器相比，随着有源区数目的增多该热阻有增大的趋势，但并没有成倍增加，主要原因是隧道级联半导体激光器的串连电阻没有成倍增加。     

正弦调制自混合型半导体激光器光学传感的研究

研究正弦电流直接调制下 ,单纵模半导体激光器在外部物体的反馈作用时产生的自混合效应 ,利用这种自混合效应 ,对静止物体的距离进行非接触性的测量 .通过设定一参考距离 ,比较靶体与基准点处的拍频信号的最大频率值 ,简化了测量步骤 .分析测量误差与调制电流大小的关系 ,进而确定短距离测距的最佳实验条件 .     

半导体激光器短电脉冲调制光脉冲的产生与控制

对半导体激光器短电脉冲调制增益开关法产生皮秒光脉冲动力学过程进行理论分析和实验研究 .基于单模数率方程 ,采用相图 ( Phase Portraits)法分析激光器激射皮秒光脉冲时载流子浓度和光子密度变化的对应关系 .探讨直流参数、调制脉冲参数和器件寄生参量等对产生皮秒光脉冲的影响 .在此基础上 ,研究 In Ga As P/ In P激光器短电脉冲调制产生单发激光脉冲最佳的实验条件     

基于半导体制冷器的激光器温度控制系统

采用NTC作为温度传感器进行温度采集,利用PWM脉宽调制技术及PID补偿算法实现温度调节,半导体制冷器作为控制终端控制激光器温度.经过实验测试,使激光器温度保持在19～21 ℃范围内.     

窄带滤光片精确波长激光器高频调制特性研究

采用窄带滤光片作为选频元件对精确波长激光器高频调制特性进行了小信号分析.优化设计了外腔长度,兼顾了激光器的阈值特性和工作稳定性;给出了适用于外腔情况的光子寿命表达式;讨论了外腔反射率、管芯与外腔耦合效率以及外腔长度对光子寿命的影响.数值分析结果表明该类型激光器的调制响应特性主要取决于等效光子寿命,受偏置电流影响不大.当外腔反射率为72%,管芯与外腔耦合效率为80%,等效外腔长度为9.7 mm时,光子寿命为100 ps,激光器的调制带宽约为2 GHz,适合于以太网无源光网络中波分多址技术应用的需要.     

半导体光放大器型波长转换器的研究

本文介绍了一种新型的全光器件－波长转换器，并简单讨论了各种波长转换方案的原理并进行了比较。     

新型单模半导体激光器实验教学中的关键基础问题讨论

半导体激光技术是光学工程硕士研究生的核心专业课程,在掌握激光原理的理论基础知识之上,进行实验研究是十分关键的一个环节,而在半导体激光器的研究与开发中,单模法布里-珀罗半导体激光器是最近几年才发展起来的一种新型结构的激光器.笔者对此新型单模半导体激光器件的基本结构和工作原理做介绍,多模激光器在内置反馈外腔的作用下,由于强烈的模式竞争,很容易实现激光器输出具有较高边摸抑制比的单模激光谱,输出的单模激光随激光器操作温度发生漂移.对学生在实验研究过程所遇到的注入锁定行为的关键物理问题做详细的探索性分析和讲解.注入功率和波长失谐是促使激光器发生注入锁定行为的2个重要参数,随波长失谐的增加,使激光器发生注入锁定行为的阈值功率也将被提高,注入功率越高,使激光器发生锁定行为的波长失谐范围也越大.     

A High Efficiency Wavelength Conversion Scheme Based on Four Wave Minxing in a Semiconductor Optical Amplifier

A new approach of all optical wavelength converter based on four wave mixing (FWM) in a semiconductor optical amplifier (SOA) with the conjugate wave reflected by a fiber Bragg grating (FBG) and then amplified by the SOA is reported. By adjusting the pump power, the conversion efficiency could be improved 7～10dB with signal-to-background-noise-ratio (SBR) deteriorated 1～2dB, compared with traditional single pump four wave mixing.     

基于紫外激光器的无线光通信系统

为了提高紫外光通信系统的通信距离,提出了基于紫外激光器的通信系统;利用光电倍增管作为光电探测器,采用循环冗余校验（CRC）进行编码,并对传统FSK调制方式进行了改进;搭建了紫外激光通信系统实验平台,对实验结果进行分析,讨论了通信距离对误码率的影响;最终在白天通信距离150 m和夜晚220 m的范围内,实现了传输速率为0.6 kb/s,误码率低于10-5的紫外激光通信系统.     

基于相关光谱和差分检测的气体传感系统

基于相关光谱和差分检测技术提出了一种新型的光纤气体传感系统,实现了对微量气体的高灵敏度、高准确度、实时在线检测.首先对该系统进行了详尽的理论分析,然后在合理选择实验器件的基础上搭建了一个光纤气体传感系统,测量乙炔气体的体积分数.该系统不仅消除了光强波动及待测气体中杂质气体的干扰,而且也避免了周围环境中噪声和杂散光的影响.实验结果表明,系统的分辨力可达0.5‰,测量灵敏度为6.62μV,最大绝对误差为0.15‰,相对误差为7.5%,稳定性为2.27%,重复性误差为0.817%.     

线阵扫描式激光成像探测系统建模与仿真

以激光成像引信为应用背景,在分析线阵扫描成像探测机理的基础上,建立了激光分束发射脉冲、线阵探测元接收回波信号及其检测算法、目标反射特性和大气传输效应模型,给出了固定成像视窗线阵扫描成像仿真方法.通过设置弹目交会以及各模型参数,以坦克目标为例进行了系统成像仿真.结果表明,仿真系统能够对线阵扫描成像方式进行有效模拟,生成目标的距离和强度激光仿真图像,并对影响成像效果的因素进行分析.     

越野环境下基于四线激光雷达的障碍检测

为了完成越野环境中无人自主导航车的障碍检测任务，应用四线激光雷达，提出了1种新的障碍检测算法，该算法利用检测区域的坡度信息进行障碍检测，包括坐标变换、候选障碍点提取、候选障碍点聚类及点簇高度求取4个步骤。为了克服激光雷达检测盲区与抑止测量过程中干扰噪声的影响，运用了卡尔曼滤波算法对目标障碍进行了滤波处理。试验结果表明，障碍检测算法稳定可靠。     

基于机器人操作系统的移动机器人激光导航系统

为了验证激光导航的先进性及机器人操作系统(robot operating system,ROS)的便捷性,进一步对机器人导航机理进行研究,提出了改进粒子滤波算法及改进A*路径规划,分别应用于地图构建和路径规划,并搭建了基于ROS平台的移动机器人导航试验平台,该平台具有低成本、高性能的特点。试验平台由上位机和移动机器人组成,上位机实现对机器人的控制,移动机器人配置有工控机和激光传感器,机器人通过激光传感器采集环境信息,为实现即时定位及地图构建功能提供数据支撑。研究并构建基于ROS的地图构建和自主导航功能包并通过实际环境进行试验验证。试验结果表明:构建功能包可用于机器人的激光导航中,该激光导航系统的可行且具有一定的稳定性与可靠性。     

基于功能性近红外光谱血氧测量系统研究进展

【目的】对功能性近红外光谱(functional near-infrared spectroscopy，fNIRS)技术检测组织血氧饱和度的基本原理及主要检测血氧技术研究进展进行综述，为未来该技术在医学领域的发展提供参考。【方法】通过查阅文献资料，从检测原理、检测技术分类及优缺点方面对fNIRS技术在血氧检测方面的应用进行归纳总结。【结果】在阐明fNIRS技术检测血氧的基本原理基础上，探讨了连续波光谱、频域光谱、时域分辨光谱等3种fNIRS检测血氧技术的原理和特点，并对它们的优缺点进行了比较。【结论】fNIRS技术具有便携性好、无创伤性、时间分辨率和空间分辨率较高、对被试动作的容忍度高等优点，今后可结合蒙特卡罗方法分析光子在组织中的传播与分布规律，从而进一步加深人们对生物医学光子学领域的理解并推进fNIRS技术在医学中的应用。     

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．     

2kW TE CO_2激光器放电等离子化学过程的四极质谱研究

用四极质谱定量分析方法观察了2kW TE CO_2激光器放电过程等离子化学现象.在16mA/cm~2电流密度条件下,CO_2分解量为初始注入量的20%,停止放电后基本恢复.系统达到均匀平稳约需半小时.CO_2的分解使输出功率约下降1.5%.输出功率随工作气体温度上升里线性下降趋势,下降速度约为38W/℃.未明显见到有害的NO_x生成.