基于1654nm分布反饋激光器的甲烷檢測系統(tǒng)

【摘要】：基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)及波長調(diào)制技術(shù),采用波長為1 654nm的分布反饋激光器,結(jié)合開放式光學(xué)探頭以及高靈敏度的銦鎵砷光電探測器,研制了近紅外甲烷氣體檢測系統(tǒng)。自主設(shè)計研發(fā)了分布反饋激光器驅(qū)動電路,主要包括模擬PID溫度控制電路與電流驅(qū)動電路。其中,溫度控制電路具有較高的控制精度及穩(wěn)定性,長時間工作時激光器溫度波動小于±0.02℃,溫度與激光器波長呈線性變化。溫度不變時,改變驅(qū)動電流可以使激光器中心波長線性變化,同時還提供了5kHz正弦波和10 Hz鋸齒波的調(diào)制信號,用于諧波檢測。為了提取差分信號的一次諧波及二次諧波,研制了正交鎖相放大器,一次諧波和二次諧波的提取誤差分別為3.5%和5%。系統(tǒng)中采用的開放式光電探頭通過一次反射,使有效吸收光程增加了一倍,達(dá)到了40cm。通過對1%~5%的甲烷氣體進(jìn)行檢測,成功提取了一次及二次諧波,得到了氣體濃度與諧波信號幅值的擬合關(guān)系曲線。在更換不同輸出波長的激光器后,該系統(tǒng)還具有檢測其他氣體的能力。 【作者單位】： 吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院集成光電子學(xué)國家重點聯(lián)合實驗室吉林大學(xué)實驗區(qū);中國科學(xué)院半導(dǎo)體所材料科學(xué)重點實驗室;
【關(guān)鍵詞】： 近紅外 甲烷檢測 分布反饋激光器 波長調(diào)制
【基金】：國家科技支撐計劃項目(2013BAK06B04) 國家自然科學(xué)基金項目(61307124,11404129) 吉林省科技發(fā)展計劃項目(20120707,20140307014SF)資助
【分類號】：TD712.55
【正文快照】： 2.中國科學(xué)院半導(dǎo)體所,材料科學(xué)重點實驗室,北京100083引言在煤炭的開采過程中,甲烷是一種能夠引起爆炸的有害氣體,檢測其濃度及變化率,對監(jiān)測及預(yù)防煤礦爆炸事故具有重要的意義。近年來,對甲烷氣體濃度檢測的研究呈逐年上升趨勢。相比于其他檢測方法,如電化學(xué)法[1]、半導(dǎo)體法

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

痕量N_2O氣體檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)    鄭守國;李淼;張健;張浩東;胡澤林;

分布反饋激光器及多外腔情況的自混合干涉    周俊萍;王鳴;

10Gbit/s高T_0無制冷分布反饋激光器    趙玲娟;朱洪亮;張靜媛;周帆;王寶軍;邊靜;王魯峰;田慧良;王圩;

用于氣體傳感系統(tǒng)的InGaAs-InGaAsP量子阱分布反饋激光器    潘教青;于紅艷;袁麗君;王寶軍;周代兵;邊靜;安欣;王圩;

長波長大應(yīng)變InGaAs/InGaAsP分布反饋激光器材料生長與器件制備    于紅艷;

復(fù)雜外腔反饋下分布反饋激光器自混合干涉的理論研究    張銀閣

氣體傳感用長波長大應(yīng)變量子阱分布反饋激光器的研究    于紅艷

1550nm分布反饋激光器的模擬及制作均勻光柵的研究    高麗艷

分布反饋激光器中非簡并四波混頻實現(xiàn)全光波長轉(zhuǎn)換的研究    謝瑛珂