CN102545038A - 分布反馈激光器驱动调制装置及痕量气体检测*** - Google Patents

分布反馈激光器驱动调制装置及痕量气体检测*** Download PDF

Info

Publication number
CN102545038A
CN102545038A CN2011104524680A CN201110452468A CN102545038A CN 102545038 A CN102545038 A CN 102545038A CN 2011104524680 A CN2011104524680 A CN 2011104524680A CN 201110452468 A CN201110452468 A CN 201110452468A CN 102545038 A CN102545038 A CN 102545038A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal generating
distributed feedback
generating unit
feedback laser
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011104524680A
Other languages
English (en)
Inventor
董大明
郑文刚
邢振
田宏武
姜凯
冯青春
赵志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Research Center of Intelligent Equipment for Agriculture
Original Assignee
Beijing Research Center of Intelligent Equipment for Agriculture
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Research Center of Intelligent Equipment for Agriculture filed Critical Beijing Research Center of Intelligent Equipment for Agriculture
Priority to CN2011104524680A priority Critical patent/CN102545038A/zh
Publication of CN102545038A publication Critical patent/CN102545038A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种分布反馈激光器驱动调制装置及痕量气体检测***，涉及激光器技术领域。该装置包括：信号发生模块，用于生成驱动以及调制分布反馈激光器的信号；转换模块，与所述信号发生模块相连，用于对所述信号发生模块生成的信号进行电压电流转换，输出驱动所述分布反馈激光器的电流信号。本发明的装置及***相对于传统的驱动及调制手段，集成度更高、稳定性更好，能够很好地满足对分布反馈激光器的驱动与波长调制工作。

Description

分布反馈激光器驱动调制装置及痕量气体检测***
技术领域
本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种分布反馈激光器驱动调制装置及痕量气体检测***。
背景技术
分布反馈激光器具有单色性好、相干性好、光束准直精度高、体积小、使用方便等优点，在通信领域与痕量气体检测领域获得了越来越广泛的应用。尤其是近年来，分布反馈激光器被广泛用在开放光程气体监测中，如瓦斯气体监测、汽车尾气检测、天然气泄漏监测等。然而半导体激光器对工作条件要求苛刻，驱动电流的波动不仅会引起激光器的激光强度噪声，还会造成输出波长光谱线宽的展宽。在由分布反馈激光器组成的开放式激光吸收光谱气体监测***中，需要对激光器的输出波长进行调制才能获得较高的气体检测精度。因此，分布反馈激光器输出功率的稳定性和波长调制的精确性是影响检测***性能的主要因素。
目前，国内外在分布反馈激光器的驱动与波长调制方面做了一些工作，大多利用模拟运放电路产生所需要的调制波形，如采用单片机中断的方式产生方波，然后通过模拟积分与滤波电路得到相应的调制波形(三角波与正弦波)。该方法可以实现对分布反馈激光器的波长调制，但有如下缺点：
1、模拟电路复杂庞大，不利于***的集成，模块化程度低；
2、稳定性差，对于激光器稳定性要求较高的场合，模拟控制方式难以满足要求；
3、模拟电路本身引起的噪声较大，导致激光器功率稳定性差和波长调制精度低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种结构简单、稳定性强且调制精度较高的分布反馈激光器驱动调制装置及痕量气体检测***。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种分布反馈激光器驱动调制装置，该装置包括：信号发生模块，用于生成驱动以及调制分布反馈激光器的信号；转换模块，与所述信号发生模块相连，用于对所述信号发生模块生成的信号进行电压电流转换，输出驱动所述分布反馈激光器的电流信号。
优选地，所述信号发生模块进一步包括：驱动信号发生单元，用于生成对所述分布反馈激光器进行波长扫描的驱动信号；调制信号发生单元，用于生成对所述分布反馈激光器进行调制的调制信号；控制单元，分别与所述驱动信号发生单元以及所述调制信号发生单元相连，用于控制所述驱动信号发生单元以及所述调制信号发生单元生成相应的信号。
优选地，所述驱动信号为三角波信号，所述调制信号为正弦波信号。
优选地，所述信号发生模块进一步包括：叠加单元，分别与所述驱动信号发生单元以及所述调制信号发生单元相连，用于对所述驱动信号发生单元以及所述调制信号发生单元生成的信号进行叠加，将叠加得到的信号输出至所述转换模块。
优选地，所述驱动信号发生单元为数模转换器。
优选地，所述调制信号发生单元为直接数字式频率合成器。
优选地，所述控制单元为单片机。
优选地，该装置还包括：温控模块，用于将所述分布反馈激光器的基底温度控制在恒定区间。
本发明还提供了一种痕量气体检测***，该***包括上述装置，所述装置用于对所述***的光源进行驱动和/或调制。
(三)有益效果
本发明的装置及***相对于传统的驱动及调制手段，集成度更高、稳定性更好，能够很好地满足对分布反馈激光器的驱动与波长调制工作。
附图说明
图1为实施例1的分布反馈激光器驱动调制装置结构示意图；
图2为实施例2的分布反馈激光器驱动调制装置结构示意图。
具体实施方式
本发明提出的分布反馈激光器驱动调制装置及痕量气体检测***，结合附图及实施例详细说明如下。
本发明的分布反馈激光器驱动调节装置用于对分布反馈激光器进行驱动与波长调制，(通过改变电路参数的设置，应用对象可包括蝶形封装激光器、TO封装激光器等等)通过对分布反馈激光器的现场驱动测试(将本发明的分布反馈激光器驱动调制装置连接到分布反馈激光器上，激光器发射出经过调制的激光，然后用与该激光器输出波段相关的光电检测器检测该激光器发出的激光，通过示波器或者其他电子设备观察光电检测器输出的波形，观看激光器输出波长的调制效果)，在不同外界环境下可获得稳定的激光发射功率和精确的调制效果。
实施例1
如图1所示，本实施例的分布反馈激光器驱动调制装置(图中虚线框所示)包括：信号发生模块、转换模块以及温控模块。其中：
信号发生模块，用于生成驱动以及调制分布反馈激光器的信号。转换模块，与信号发生模块相连，用于对信号发生模块生成的信号进行电压电流转换，输出驱动分布反馈激光器的电流信号。温控模块，用于将分布反馈激光器的基底温度控制在恒定区间，可为贴装在激光器基底的半导体制冷芯片，以PID(比例、积分、微分控制)方式实现对激光器基底温度的控制。
在本实施例中，信号发生模块进一步包括：驱动信号发生单元、调制信号发生单元、控制单元、以及叠加单元。其中：
驱动信号发生单元用于生成对分布反馈激光器进行波长扫描的三角波驱动信号，该驱动信号可以驱动激光器产生连续的波长变化，以实现波长在一定范围内的扫描；调制信号发生单元用于生成对分布反馈激光器进行调制的正弦波调制信号；控制单元分别与驱动信号发生单元以及调制信号发生单元相连，用于控制驱动信号发生单元以及调制信号发生单元生成相应的信号；叠加单元分别与驱动信号发生单元以及调制信号发生单元相连，用于对驱动信号发生单元以及调制信号发生单元生成的信号进行叠加，将叠加得到的信号输出至转换模块，叠加得到的信号便是最终的分布反馈激光器驱动调制信号。
优选地，驱动信号发生单元可为数模转换器(D/A)；调制信号发生单元可为直接数字式频率合成器(DDS)；控制单元可为单片机；叠加单元为模拟叠加电路。
转换模块可为由运放电路组成一个电压-电流转换电路，其将叠加单元得到的最终的电压信号作为其输入信号，其输出信号便是激光器的驱动信号。转换模块还具有保护功能，能有效避免分布反馈激光器受过压或高脉冲信号的冲击。
实施例2
如图2所示，本实施例的分布反馈激光器驱动调制装置包括：
单片机控制单元1、D/A芯片2(如DAC0832)、DDS芯片(如AD9850)3、模拟叠加电路4、以及电压-电流转换模块5。
单片机控制单元1向D/A芯片2写频率控制字，使其产生一个频率为10Hz的锯齿波作为激光器6的波长扫描信号；给DDS芯片写频率、相位控制字，使其产生一个5Hz的正弦波作为激光器6的波长调制信号。模拟叠加电路4把锯齿波信号和正弦波信号叠加起来，输出至电压-电流转换模块5，电压-电流转换模块5将前面锯齿波与正弦波叠加得到的电压信号转化成电流信号，该电流信号能够驱动激光器6稳定正常地工作。并且该电压-电流转换模块4可以对激光器6起到保护的作用，能有效避免激光器受过压或高脉冲信号的冲击。
此外，本发明还提供了一种痕量气体检测***，例如基于可调谐二极管吸收光谱(TDLAS)技术的痕量气体检测***，但不限于此。
该***采用本发明的分布反馈激光器驱动调制装置作为其光源的驱动装置和/或信号调制装置。经过本发明的驱动调制装置驱动及调制的激光器作为TDLAS气体检测***的光源，该光源发出气体吸收峰所在波段的光，经过一段含有被测气体的开放光程后，该光被光电探测器探测到，从而能够精确地反演出被测气体的浓度。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种分布反馈激光器驱动调制装置，其特征在于，该装置包括：
信号发生模块，用于生成驱动以及调制分布反馈激光器的信号；
转换模块，与所述信号发生模块相连，用于对所述信号发生模块生成的信号进行电压电流转换，输出驱动所述分布反馈激光器的电流信号。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号发生模块进一步包括：
驱动信号发生单元，用于生成对所述分布反馈激光器进行波长扫描的驱动信号；
调制信号发生单元，用于生成对所述分布反馈激光器进行调制的调制信号；
控制单元，分别与所述驱动信号发生单元以及所述调制信号发生单元相连，用于控制所述驱动信号发生单元以及所述调制信号发生单元生成相应的信号。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述驱动信号为三角波信号，所述调制信号为正弦波信号。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述信号发生模块进一步包括：
叠加单元，分别与所述驱动信号发生单元以及所述调制信号发生单元相连，用于对所述驱动信号发生单元以及所述调制信号发生单元生成的信号进行叠加，将叠加得到的信号输出至所述转换模块。
5.如权利要求2-4任一项所述的装置，其特征在于，所述驱动信号发生单元为数模转换器。
6.如权利要求2-4任一项所述的装置，其特征在于，所述调制信号发生单元为直接数字式频率合成器。
7.如权利要求2-4任一项所述的装置，其特征在于，所述控制单元为单片机。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
温控模块，用于将所述分布反馈激光器的基底温度控制在恒定区间。
9.一种痕量气体检测***，其特征在于，该***包括权利要求1-8任一项所述的装置，所述装置用于对所述***的光源进行驱动和/或调制。
CN2011104524680A 2011-12-29 2011-12-29 分布反馈激光器驱动调制装置及痕量气体检测*** Pending CN102545038A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011104524680A CN102545038A (zh) 2011-12-29 2011-12-29 分布反馈激光器驱动调制装置及痕量气体检测***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011104524680A CN102545038A (zh) 2011-12-29 2011-12-29 分布反馈激光器驱动调制装置及痕量气体检测***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102545038A true CN102545038A (zh) 2012-07-04

Family

ID=46351281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011104524680A Pending CN102545038A (zh) 2011-12-29 2011-12-29 分布反馈激光器驱动调制装置及痕量气体检测***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102545038A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102809547A (zh) * 2012-08-28 2012-12-05 昆山昱翌辉华电子科技有限公司 散射增强可调谐二极管激光痕量气体检测装置及检测方法
CN103475311A (zh) * 2013-09-03 2013-12-25 周健 一种tdlas中信号产生专用电路
CN108181269A (zh) * 2017-12-28 2018-06-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种激光调制驱动装置及去除背景噪声的方法
CN108872147A (zh) * 2018-06-22 2018-11-23 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种基于tdlas技术的激光发生装置及气体浓度检测装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101387607A (zh) * 2008-10-08 2009-03-18 南京顺泰科技有限公司 红外激光光谱的氧气原位检测方法与装置
CN101435773A (zh) * 2008-12-02 2009-05-20 天津大学 基于准连续二极管激光器调制光谱气体监测方法和装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101387607A (zh) * 2008-10-08 2009-03-18 南京顺泰科技有限公司 红外激光光谱的氧气原位检测方法与装置
CN101435773A (zh) * 2008-12-02 2009-05-20 天津大学 基于准连续二极管激光器调制光谱气体监测方法和装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
赵志等: "分布反馈激光器驱动与波长扫描模块设计", 《仪表技术与传感器》, no. 9, 30 September 2011 (2011-09-30) *
陈曦等: "基于调频连续激光探测器的半导体激光器驱动模块", 《仪器仪表学报》, vol. 31, no. 8, 31 August 2010 (2010-08-31), pages 202 - 206 *
顾畹仪，李国瑞: "《光纤通信***》", 31 January 2002, article "激光发射机", pages: 121-122 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102809547A (zh) * 2012-08-28 2012-12-05 昆山昱翌辉华电子科技有限公司 散射增强可调谐二极管激光痕量气体检测装置及检测方法
CN103475311A (zh) * 2013-09-03 2013-12-25 周健 一种tdlas中信号产生专用电路
CN103475311B (zh) * 2013-09-03 2016-05-25 周健 一种tdlas中信号产生专用电路
CN108181269A (zh) * 2017-12-28 2018-06-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种激光调制驱动装置及去除背景噪声的方法
CN108181269B (zh) * 2017-12-28 2020-10-16 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种激光调制驱动装置及去除背景噪声的方法
CN108872147A (zh) * 2018-06-22 2018-11-23 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种基于tdlas技术的激光发生装置及气体浓度检测装置
CN108872147B (zh) * 2018-06-22 2020-07-24 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种基于tdlas技术的激光发生装置及气体浓度检测装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104655588A (zh) 基于可调谐激光吸收光谱的频率锁定装置及其锁定方法
CN101629855B (zh) 分布式光纤传感***及利用其的检测方法
CN102798750B (zh) 一种电光调制器的半波电压的测量方法及测量***
CN201514481U (zh) 激光测距仪
CN108872147B (zh) 一种基于tdlas技术的激光发生装置及气体浓度检测装置
CN102545038A (zh) 分布反馈激光器驱动调制装置及痕量气体检测***
CN108181269B (zh) 一种激光调制驱动装置及去除背景噪声的方法
CN209148538U (zh) 一种基于红外吸收光谱的气体检测***
CN102243136A (zh) 基于谐振法的激光陀螺光学谐振腔损耗测量***
CN107991269A (zh) 多组分气体监测***、方法及装置
CN102998280A (zh) 一种气体的在线检测方法和装置
CN110987869A (zh) 一种集成式光纤气体检测***及方法
CN103472003A (zh) 一种用于微量水蒸气检测的锁相电压相减的新方法
CN111721485A (zh) 基于双光学频率梳光谱技术的石油天然气泄漏检测方法
CN101498665B (zh) 基于关联光谱技术的二氧化硫气体浓度的检测装置
CN100510716C (zh) 一种由周期性任意波形激发测量荧光寿命的方法及装置
CN108872146A (zh) 一种基于tdlas的激光驱动装置和基于tdlas的激光发生装置
CN105278206A (zh) 压电陶瓷型可调谐波长滤波器的双边沿交叉解调及非线性修正方法
CN204008450U (zh) 甲烷气体光纤传感器监测***
CN208270422U (zh) 多组分气体监测***及气体光纤传感装置
CN204165894U (zh) 一种通过单芯光纤实现多组分气体浓度测量的装置
CN101813618A (zh) 基于光声效应的多种气体同时检测装置及检测方法
CN103528959A (zh) 一种气体浓度测量方法及装置
CN102967370B (zh) 具有声光可调滤光器单色光调制技术的光谱分析仪
CN215727611U (zh) 一种纳秒瞬态吸收光谱仪中实现电泵浦的装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20120704