半导体激光器在氧气探测中的应用及关键技术

氧气探测在工业、医疗等诸行业都有重要意义。本文简述了近几年发展起来的TDLAS技术之特点及优势,评述了各种半导体激光器作为激发光源用于TDLAS技术进行氧气探测的性能,着重讨论了在氧气探测方面具有发展前景和竞争优势的DFB和VCSEL结构激光器光源的应用和进展。     

TDLAS氧气检测系统设计及背景噪声在线消除

将可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术用于氧气(O2)浓度在线检测。以垂直腔表面发射半导体激光器(VCSEL)为系统光源,采用对射式结构,测量光程为60cm,选用760nm附近O2吸收谱线,实现O2浓度实时测量。连续72h测量表明,系统在短时间内具有较好的测量精度,长时间(大于4h)测量结果存在缓慢漂移。在对一次谐波(1F)信号均值和二次谐波(2F)信号峰值变化趋势分析的基础上,讨论了背景噪声随测量环境变化引起的测量误差;并在背景噪声幅频特性不变的前提下,利用最大互相关算法实时扣除背景噪声。5%浓度O260h测试发现,扣除背景噪声后,系统的最大相对测量误差由3.20%减小为1.82%,测量精度提高近1倍。     

基于可调谐半导体激光器的甲烷气体监测技术

介绍了一种利用分布反馈(DFB)可调谐半导体激光器吸收光谱技术(TDLAS)实现甲烷气体浓度监测系统。不同于直接测量气体吸收前后光源强度的变化值,TDLAS通过提取二次谐波幅值信息,在频域换算气体浓度,因此具有更高的稳定性和精确度。同时对不同输出特性的DFB半导体激光器进行对比研究,分析光源的波长调谐特性及功率-电流特性对实际应用的影响。     

可调谐半导体激光器的发展及应用

如今可调谐半导体激光器的技术日益成熟,其在光通信网络的应用逐渐增加.通过介绍几种常见可调谐半导体激光器的原理及性能,阐述了其在国内外的发展现状;在此基础上指出目前供应商对通信光源的具体需求,从而为今后可调谐激光器的发展指明了方向,最后进一步对其市场应用前景进行了展望.     

外腔半导体激光器宽带调谐特性

本文分析了强反馈外腔半导体激光器的宽带频率调谐特性,得到了最大频率调谐范围公式,利用1.5μm外腔半导体激光器实现了1.45μm至1.57μm范围内的波长宽带调谐(120nm调谐范围)。     

波长(频率)可调谐半导体激光器

波长或频率可调谐的半导体激光器在光通信等实际应用领域中有着重要而广泛的应用。文章立足于实际应用,从谐振腔的结构出发,以调谐机理为研究对象,对可调谐半导体激光器进行了分类研究,并对它们的调谐特性做了总结     

Raman光纤放大器在远距离遥感探测中的应用

首次将Raman光纤放大技术与波长调制技术相结合,使用Raman放大器将近红外激光进行了功率放大,并将放大后的激光应用于远距离天然气管道泄漏遥测中。通过测试Raman光纤放大器在1650nm波段的性能,发现Raman光纤放大器输出功率为Pout时为保证输出信号不发生形变所需的种子光源调制频率f大于0.158×Pout-0.8值,并以此为基础实现了500m远距离的激光遥感探测,为下一步在机载平台上开展天然气泄漏激光遥测技术研究提供了实验基础。     

基于TDLAS的气体温度测量

介绍了基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)的气体温度测量原理,选择了1对O2吸收谱线13 163.78 cm-1和13 164.18 cm-1,理论计算了此谱线对线强比值R与温度的关系,在搭建的高温实验装置上实现了O2温度和浓度的同时测量,并分析了压力对温度测量的影响。实验结果表明:在823~1 323 K内,温度测量的线性误差为0.65%。最大波动为±15 K,压力变化对温度测量的影响可忽略不计。     

半导体激光器在超高速光网络中的应用

光通信的快速发展对光电子器件提出了更高的要求。基于超高速光传输网络、光以太网及接入网对通信用半导体激光器的性能要求,结合中国光电了器件具体情况,对半导体激光器的性能、研究状态及应用进行了探讨。     

采用VCSEL激光光源的TDLAS甲烷检测系统的研制

相比于使用DFB边发射激光器,采用VCSEL激光器作为检测光源的TDLAS激光气体检测系统,具有功耗低的优点。针对低功率下的TDLAS气体检测信号特点,结合VCSEL激光光源调制特性,自主开发了VCSEL激光器驱动模块、信号采集及处理模块,采用波长调制光谱(WMS)技术研制出了一套低功率甲烷(CH4)气体检测系统。选择了1653.7 nm附近CH4分子的吸收峰作为吸收谱线,采用锁相放大器提取二次谐波(2f)信号。实验研究了不同浓度的CH4检测的响应情况,记录2f信号的峰峰值并进行线性拟合,线性度为0.999 8。该检测系统在50~500 ppmv范围内,检测精度优于10%,检测下限为10 ppmv。对250 ppmv的CH4持续检测10 h,数值波动小于±2.4%。引入Allan偏差分析,初始积分时间为1 s时,Allan偏差为9.9 ppmv;积分时间达到359 s时,Allan偏差为0.06 ppmv,表征了系统良好的稳定度。     

带有半导体激光器寿命检测的驱动电源的设计

作者研制了一种带有半导体激光器(LD)寿命检测的驱动电源,该电源通过高精度的采样电路和分步调整方式,不仅可以达到恒功率控制,而且能够检测LD的工作寿命,具有寿命预告警、失效保护功能,从而保证LD工作的可靠性、连续性.     

半导体激光二极管在实验教学中的应用

半导体激光二极管（LD）在原子波谱学、光谱学、量子学、光纤通信技术、光学实验等一些基础研究项目和高科技产品开发方面已经得到广泛的应用推广,但是在实际应用中通常遇到一些问题,主要是半导体激光二极管的输出波长受其自身的工作温度和电流的变化的影响很大。本文通过分析半导体激光二极管的工作原理,研究半导体二极管在原子物理实验、光学实验的应用案例分析。     

用于量子密钥分发的半导体激光器温控系统

由于量子密钥分发(quantum key distribution,QKD)系统对光源的稳定性要求极高,尤其是激光器发出光的波长和光强的稳定性,直接影响了系统的成码率。由此,针对分布反馈式(distributed feedback,DFB)激光器的温度特性,设计一种有效的温度控制系统。系统以 FPGA 为控制核心,采用增量式PID算法,对DFB激光器的工作温度进行实时监控。采用热电制冷控制芯片MAX8520作为半导体制冷器(thermoelectric cooler,TEC)的驱动芯片。利用集成于DFB激光器内部的负温度系数(negative temperature coefficient,NTC)热敏电阻构成温度采集模块,组成闭环负反馈结构。通过实验测试,温度控制精度可达±0.03 ℃,波长漂移可控制在0.01 nm以内。该温控系统具有电路体积小、效率高和可靠性高等特点,可为激光器提供稳定的温度控制,以保证QKD系统的光源波长的稳定性。     

3相移DFB激光器的数值分析

分析了３ 相移激光器的稳态特性。在分析中,考虑了空间烧孔（ＳＨＢ） 及非线性增益等因素。在通用的传输矩阵法（ＴＭＭ） 的基础上,通过对ＴＭＭ 模型的输入进行向量处理来求解阈值及高于阈值条件下的主模及次模,进而求出单模稳定性。这个方法也可用于其他ＤＦＢ 结构的模分析     

近红外激光二极管在气体传感中的应用

综述了近红外激光二极管在气体传感中的应用,讨论了用于这一技术的器件和实验技术。文中讨论了用分布反馈（ＤＦＢ）激光二极管、垂直腔面发射激光器（ＶＣＳＥＬ）以及其他单频器件作为光源的激光气体传感实验方法和相关结果,新型单频器件发展表明近红外激光二极管气体传人有广阔前景。     

半导体激光治疗耳鼻喉科疾病的疗效观察

高功率半导体激光作为新一代光刀近年来已进入临床应用，它特另适用于内窥镜及耳鼻咽喉科腔内手术。我科施行各类手术65例，总有效率达93.8％。半导体激光具有所需功率低，手术时间短，出血少，视野清，损伤少，术后癜痕形成少，器材使用寿命长以及电脑自动记录等优点。它是一种很有前景的手术途径。     

单量子阱半导体激光器的调谐特性

本文根据量子理论的薛定谔方程，推导出在有限深势阱条件下载流子满足的能量本征值方程，并给出理论计算结果，为设计用于泵浦固体激光器的激光二极管提供了理论依据。