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中红外量子级联激光气体检测系统
资料介绍
为了满足基于室温连续量子级联激光器（QCL）的中红外气体检测系统的需求,研制了板级量子级联激光器的驱动电路以及谐波锁相放大电路。通过信号发生电路产生高精度的直流偏置信号、低频锯齿波扫描信号和高频正弦波调制信号,控制激光器的工作电流,进而扫描/调制激光器的输出波长;为了探测痕量气体吸收光谱的二次谐波信号,并获得较高的信噪比,研制了锁相放大电路,主要包括倍频电路、正交转换电路和数据转换电路;为了提高系统的稳定性和可靠性,研制了高稳定性的线性供电电路以及保护电路.采用中科院半导体所研制的波长为4.76μm的QCL作为光源,开展了电学系统的功能验证实验以及气体检测实验.实验结果表明：QCL驱动电路线性度为0.006 3%,长期电流稳定度为5.0×10^-5,QCL光强稳定度为5.07×10^-4;锁相放大器系统具有较高的稳定性和较低的误差,一次谐波的最大误差在2.4%以内,二次谐波的最大误差在5.5%以内.通过动态配气方式开展了低浓度一氧化碳（CO）气体检测实验,在0-100×10^-6范围内,二次谐波信号的幅值与CO气体浓度具有较高的线性度（拟合优度〉0.99）,表明所研制的电学系统具有良好的稳定性和可靠性,为中红外CO气体的检测提供了安全可靠的保障.
To meet the requirement of mid-infrared gas detection based on continuous Quantum Cascade Laser（QCL）,a board-level QCL driver and a lock-in amplifier are developed.High-precision directcurrent（DC）bias signal,low-frequency saw-tooth scan signal and high-frequency sine-wave modulation signal are generated by a signal generation circuit to control the laser current and scan/modulate laser output wavelength.The develop...
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