本文關(guān)鍵詞：量子級聯(lián)激光器驅(qū)動電源的設(shè)計和實驗研究

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【摘要】：量子級聯(lián)激光器以單模輸出、功率較高等優(yōu)點,成為中紅外痕量氣體檢測系統(tǒng)的理想光源。本文設(shè)計的驅(qū)動電源系統(tǒng),性能良好,有利于改善量子級聯(lián)激光器的發(fā)光特性,提高氣體檢測系統(tǒng)的性能指標。本工作受到國家科技支撐計劃:煤礦用紅外CO檢測儀(傳感器)研發(fā)項目的資助。首先,介紹了量子級聯(lián)激光器的原理、優(yōu)點、發(fā)展和應(yīng)用,接著說明了量子級聯(lián)激光器驅(qū)動電源的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并根據(jù)激光器的具體驅(qū)動要求,提出了驅(qū)動電源的總體設(shè)計方案。其次,描述了驅(qū)動電源系統(tǒng)的硬件設(shè)計方案,主要包括微處理器模塊、穩(wěn)壓慢啟動模塊、電流調(diào)控模塊、過流保護模塊、電流檢測控制模塊、溫度控制模塊、液晶顯示模塊和串行通信模塊。電流調(diào)控模塊產(chǎn)生直流信號、幅值和頻率可調(diào)的鋸齒波和正弦波信號,三者疊加生成的驅(qū)動電流信號用以調(diào)制激光器的輸出波長。電流調(diào)控模塊采用電壓深度負反饋原理,改善了驅(qū)動電流的穩(wěn)定度。過流保護模塊限制了激光器的最大工作電流,保證了激光器工作的穩(wěn)定性。溫度控制模塊有效地穩(wěn)定了激光器的工作溫度,顯著地降低了輸出波長的漂移和發(fā)光功率的波動。再次,闡述了驅(qū)動電源系統(tǒng)的軟件設(shè)計方案,主要包括主程序設(shè)計和中斷程序設(shè)計。主程序具體包括六個子功能模塊,分別為正弦波信號程序、鋸齒波信號程序、直流信號程序、液晶顯示程序、A/D采集程序和串行通信程序。最后,對量子級聯(lián)激光器(中心波長為4.76μm)進行了驅(qū)動測試,驅(qū)動參數(shù)如下:驅(qū)動電流范圍為0-400m A,鋸齒波掃描信號頻率為10Hz,高頻正弦波信號頻率為5KHz。結(jié)果表明,激光器電流調(diào)節(jié)的線性度為0.0068%,驅(qū)動電流長期(240h)的穩(wěn)定度為4.99×10-5,光強穩(wěn)定度為5.07×10-4,激光器的溫度穩(wěn)定時間為17s,溫度的穩(wěn)定性為0.01℃。實驗中,當量子級聯(lián)激光器的驅(qū)動電流為330m A,工作溫度為21.166℃時,激光器的輸出波長與一氧化碳氣體的吸收峰匹配。當工作溫度為21℃時,激光器峰值輸出波長的漂移為±0.02nm(240h)。實驗結(jié)果完全滿足量子級聯(lián)激光器的驅(qū)動要求。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN248

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本文編號：1179580