基于WMS的可调谐半导体激光器驱动与温控电路设计

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作者 彭燕 矫雷子 +2 位作者 郑培超 董大明 邢振 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第7期29-35,共7页

针对可调谐半导体激光器工作时,其工作电流和工作温度的波动导致激光器的输出的波长和功率不能保持恒定的问题,设计了一套基于STM32F407为主控芯片联合FPGA的半导体激光器小型化驱动与温控电路。通过与上位机交互,系统可实现激光器驱动... 针对可调谐半导体激光器工作时,其工作电流和工作温度的波动导致激光器的输出的波长和功率不能保持恒定的问题,设计了一套基于STM32F407为主控芯片联合FPGA的半导体激光器小型化驱动与温控电路。通过与上位机交互,系统可实现激光器驱动电流和工作温度的连续可调,使半导体激光器的输出光的波长在最佳的范围内。经过测试,系统的驱动模块电流稳定度为0.075%,电流的实际值与理论值之间的相对误差平均值为0.538%;温度电路的稳定度在0.03℃,完全满足实际应用需求。 展开更多

关键词 FPGA STM32F407 激光器驱动电路 可调谐半导体激光器

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可调谐半导体激光器压电驱动系统的优化设计 被引量：1

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作者 张萌 张松林 +2 位作者 刘玉为 刘时成 范鹏举 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期656-665,共10页

针对可调谐半导体激光器中普遍存在的输出光频率无跳模调谐范围小、扫描频率低、结构复杂等亟待解决的问题,研究了可调谐半导体激光器内部压电驱动系统的动力学特性。基于提高回转精度、降低轴心偏移量的设计目标,提出了一种多叶片并联... 针对可调谐半导体激光器中普遍存在的输出光频率无跳模调谐范围小、扫描频率低、结构复杂等亟待解决的问题,研究了可调谐半导体激光器内部压电驱动系统的动力学特性。基于提高回转精度、降低轴心偏移量的设计目标,提出了一种多叶片并联的星型柔性机构结构。基于Lagrange方程和Duhamel积分,分别建立了压电驱动系统的运动微分方程和振动方程,在此基础上建立了柔性机构的动力学模型并对其结构参数进行了优化。最后,搭建了压电驱动系统动态特性测试平台,测试了压电驱动系统的机械响应特性以及可调谐半导体激光器的输出光可调谐范围。实验结果表明,压电驱动系统一阶固有频率为2187 Hz,柔性机构最大轴心偏移量为0.947 mm。在可调谐半导体激光器无跳模调谐性能测试中,当调谐频率为20 Hz时,实现了103.5 GHz的无跳模调谐范围。 展开更多

关键词 压电驱动系统 柔性铰链 优化设计 可调谐半导体激光器

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基于可调谐半导体激光器的高分辨率多路复用光纤光栅波长解调系统 被引量：9

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作者 崔巍 苏建加 +2 位作者 姜培培 吴波 沈永行 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期59-66,共8页

构建了一套高分辨率的可复用光纤光栅波长解调系统.采用波长调谐范围为1 546nm至1 558nm的紧凑型可调谐半导体激光器作为光源,来提高系统的紧凑性、波长分辨率以及响应速度,加入标准气室作为波长基准以提高系统的长期稳定性.使用多个电... 构建了一套高分辨率的可复用光纤光栅波长解调系统.采用波长调谐范围为1 546nm至1 558nm的紧凑型可调谐半导体激光器作为光源,来提高系统的紧凑性、波长分辨率以及响应速度,加入标准气室作为波长基准以提高系统的长期稳定性.使用多个电极电流共同调谐的办法,实现了在12nm范围内半导体激光器波长分辨率高达1pm的准连续波长扫描.利用重心算法提高光纤光栅中心波长的解调精确度和稳定性,并对解调过程进行模拟.解调系统的波长分辨率优于1pm,精确度接近2pm.整个光纤布拉格光栅温度传感系统在1 550nm附近实现了0.1℃的温度分辨率. 展开更多

关键词 光纤光学 光纤光栅传感系统 可调谐半导体激光器 重心算法

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可调谐半导体激光器的发展及应用 被引量：11

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作者 郝秀晴 陈根祥 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2010年第11期4-7,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 可调谐半导体激光器 光纤通信 调谐原理

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可调谐半导体激光器的快速波长锁定研究 被引量：2

5

作者 吕辉 杨涛 黄楚云 《光通信研究》 北大核心 2012年第2期39-41,63,共4页

快速波长锁定机制的引入能够有效地补偿单片集成DBR(分布式布拉格反射)型可调谐半导体激光器动态波长切换过程中的热致波长抖动,提升其动态性能。文章对单片集成DBR型可调谐半导体激光器的各种波长锁定方法的特点、性能进行了比较,概括... 快速波长锁定机制的引入能够有效地补偿单片集成DBR(分布式布拉格反射)型可调谐半导体激光器动态波长切换过程中的热致波长抖动,提升其动态性能。文章对单片集成DBR型可调谐半导体激光器的各种波长锁定方法的特点、性能进行了比较,概括介绍了该领域的最新研究进展,并对相关发展趋势进行了分析和展望。 展开更多

关键词 可调谐半导体激光器 动态波长切换 波长锁定

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单片集成可调谐半导体激光器研究进展

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作者 江山 谢世钟 《光通信研究》 北大核心 2009年第1期1-4,10,共5页

单片集成可调谐半导体激光器的使用为光纤通信系统和智能光网络带来极大的灵活性、可扩展性以及经济性。文章综述了单片集成可调谐半导体激光器的调谐机制、结构特点以及性能比较,概要介绍了最新研究进展情况,分析了相关发展趋势和市场... 单片集成可调谐半导体激光器的使用为光纤通信系统和智能光网络带来极大的灵活性、可扩展性以及经济性。文章综述了单片集成可调谐半导体激光器的调谐机制、结构特点以及性能比较,概要介绍了最新研究进展情况,分析了相关发展趋势和市场应用前景。 展开更多

关键词 光子集成光路 可调谐半导体激光器 密集波分复用 智能光网络

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可调谐DFB半导体激光器的甲烷检测传感器 被引量：2

7

作者 苑彬 陈书立 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2020年第1期74-78,97,共6页

为提高甲烷浓度的检测精度,根据红外吸收光谱检测原理,推导了气体浓度跟二次谐波与一次谐波之比的关系,并利用可调谐DFB半导体激光器设计了甲烷浓度检测传感器。通过1 kHz的正弦电流叠加到激光器的电源进行调制,使光束扫描波长为3.312μ... 为提高甲烷浓度的检测精度,根据红外吸收光谱检测原理,推导了气体浓度跟二次谐波与一次谐波之比的关系,并利用可调谐DFB半导体激光器设计了甲烷浓度检测传感器。通过1 kHz的正弦电流叠加到激光器的电源进行调制,使光束扫描波长为3.312μm处的吸收峰,从而在碲镉汞红外探测器上产生谐波信号。同时,利用相敏检波技术设计了微弱信号处理电路,通过前置放大、带通滤波、相敏检波、直流放大等有效抑制了信道噪声,实现了对一次和二次谐波的高精度提取。实验结果表明:设计的甲烷浓度检测传感器具有较高的测量精度和稳定度,在0%~20%的量程上,最大误差不超过0.65%,平均误差仅为0.41%,可应用于在煤矿开采和化工生产中对甲烷泄漏的监测。 展开更多

关键词 甲烷浓度检测 可调谐半导体激光器 波长调制 微弱信号处理 锁相放大 相敏检波

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应用可调谐外腔半导体激光器测量锂同位素比率 被引量：2

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作者 范凤英 王立军 李钦蕾 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第B09期35-38,共4页

采用中心波长固定的可调谐外腔半导体激光器作为光源,通过激光吸收光谱法对锂原子同位素比率进行测量。该方法利用PID温控器实现锂金属蒸发温度的控制和测量。采用激光斜入射的方式消除光路调试过程中产生的标准具效应。实验测量给出了... 采用中心波长固定的可调谐外腔半导体激光器作为光源,通过激光吸收光谱法对锂原子同位素比率进行测量。该方法利用PID温控器实现锂金属蒸发温度的控制和测量。采用激光斜入射的方式消除光路调试过程中产生的标准具效应。实验测量给出了6组不同腔体温度下6 Li和7 Li在671nm附近的吸收光谱,通过对6LiD1和7LiD2吸收峰进行积分吸收计算,得到6Li/7Li同位素比率测量精度可达2.5%。 展开更多

关键词 激光同位素分离 可调谐外腔半导体激光器 激光吸收光谱 锂同位素比率

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利用传输矩阵法分析取样光栅DBR半导体激光器 被引量：4

9

作者 高劭宏 黄德修 +5 位作者 高彦锟 杨新民 刘德明 陈俊 胡振华 刘小英 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期415-420,共6页

取样光栅DBR(SGDBR)激光器是目前光通讯中最有应用前景的可调谐激光器之一。利用传输矩阵法模拟了取样光栅DBR半导体激光器的光谱特性。计算中,把取样光栅DBR半导体激光器的增益区、位相区和取样光栅DBR看成基本单元。而每一个基本单元... 取样光栅DBR(SGDBR)激光器是目前光通讯中最有应用前景的可调谐激光器之一。利用传输矩阵法模拟了取样光栅DBR半导体激光器的光谱特性。计算中,把取样光栅DBR半导体激光器的增益区、位相区和取样光栅DBR看成基本单元。而每一个基本单元都可以看作一个普通的双端口器件。其传输特性用一个2×2复矩阵表示。在阈值以下,对于有源区和取样光栅DBR的不同注入电流,发射光谱显示不同的输出特征。当有源区的注入电流为9.5 mA时,主模开始在1.553μm附近形成。当取样光栅DBR有注入电流时,主模形成的位置发生了变化,表现出可调谐的性质。同时,明显出现主模的有源区的注入电流发生变化。这种方法也反映了激光器的阈值条件。阈值电流为10 mA。 展开更多

关键词 可调谐半导体激光器 传输矩阵法 取样光栅 分布布拉格反射器

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半导体激光器驱动电路设计及实验研究 被引量：7

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作者 高彦伟 张玉钧 +1 位作者 刘海秋 马慧敏 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期684-693,共10页

可调谐半导体激光器是可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)系统的重要器件之一,激光器输出波长的稳定性直接决定系统测量的准确性和稳定性,而注入电流和工作温度是激光器输出波长的主要控制因素。设计了激光器驱动控制电路,并利用PID控制... 可调谐半导体激光器是可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)系统的重要器件之一,激光器输出波长的稳定性直接决定系统测量的准确性和稳定性,而注入电流和工作温度是激光器输出波长的主要控制因素。设计了激光器驱动控制电路,并利用PID控制实现激光器工作温度的恒温控制,不仅能提供高精度低噪声的注入电流,而且对激光器有完备的安全保护功能。首先对注入电流和温度控制进行了短期测试分析,随后将设计的电路应用于中心波长为1512 nm的激光器,开展了测试分析,对激光器的温度、电流调谐特性进行研究,并对激光器输出波长的稳定性进行了短期和长期测试。结果发现激光器输出波长的标准偏差为0.0002,满足TDLAS系统对激光器恒流恒温控制的要求,表明该驱动控制电路实现了对半导体激光器的高精度驱动控制。 展开更多

关键词 光电子学 可调谐半导体激光器 电流驱动 TEC恒温控制

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高稳定低温漂半导体激光器驱动的电子学设计 被引量：7

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作者 曾利忠 陆亦怀 +6 位作者 阚瑞峰 王煜 姚路 许振宇 阮俊 袁松 张乐 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期569-575,共7页

介绍了一种半导体激光器驱动系统,主要包括温度稳定控制电路、电流稳定控制电路和保护电路,给出了具体的参考电路。通过同时对激光器的工作电流及其温度进行精密控制,使得激光器能稳定工作。保护电路能在激光器工作过程中对其进行充分保... 介绍了一种半导体激光器驱动系统,主要包括温度稳定控制电路、电流稳定控制电路和保护电路,给出了具体的参考电路。通过同时对激光器的工作电流及其温度进行精密控制,使得激光器能稳定工作。保护电路能在激光器工作过程中对其进行充分保护,防止激光器因误操作或其它因素发生损坏。实验表明,该驱动控制的激光器在恒温（室温）下工作80 min输出波长漂移不超过0.6 pm。外界环境温度10℃~50℃范围内,激光器输出波长漂移不超过16 pm。适用于对激光器稳定要求高的场合。 展开更多

关键词 光电子学 可调谐半导体激光器 驱动控制 低温漂

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半导体激光器

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《中国光学》 EI CAS 2000年第5期26-28,共3页

TN248.4 2000053166相移结构分布反馈激光器的静态及动态特性分析=Static and dynamic analysis of phase shift distributedfeedback laser diodes[刊,中]/沈丹勋,项畹仪,徐大雄(北京邮电大学电信工程学院.北京(100876))//物理学报.—1... TN248.4 2000053166相移结构分布反馈激光器的静态及动态特性分析=Static and dynamic analysis of phase shift distributedfeedback laser diodes[刊,中]/沈丹勋,项畹仪,徐大雄(北京邮电大学电信工程学院.北京(100876))//物理学报.—1999,48(9).—1659-1668分析了1/4相移分布反馈(QPS-DFB) 展开更多

关键词 可调谐半导体激光器 波导激光器 外腔半导体激光器 单量子阱激光器 相移分布反馈 载流子密度 应变多量子阱 动态特性分析 研究与进展 净应力

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激光器件 半导体激光器

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《中国光学》 EI CAS 2005年第5期18-20,共3页

TN248．4 2005053327 用于光通信系统的可调谐半导体激光器=Tunable senli- conductor lasers for optical communication systems[刊, 中]／高劭宏(华中科技大学光电子工程系．湖北,武汉 (480074)),黄德修…∥半导体光电．-2005,26(1)... TN248．4 2005053327 用于光通信系统的可调谐半导体激光器=Tunable senli- conductor lasers for optical communication systems[刊, 中]／高劭宏(华中科技大学光电子工程系．湖北,武汉 (480074)),黄德修…∥半导体光电．-2005,26(1)．-1-4,9 概述了用于光通信系统中的可调谐半导体激光器的 研究进展。图10参15(严寒) 展开更多

关键词 大功率半导体激光器 垂直腔面发射激光器 可调谐半导体激光器 速率方程 光电子 工作原理 可调谐激光器 晶体激光器 大功率激光二极管 理论研究

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宽范围可调谐内腔液晶垂直腔面发射激光器设计与研究 被引量：6

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作者 李保志 邹永刚 +4 位作者 王小龙 裴丽娜 石琳琳 李鹏涛 关宝璐 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期1621-1626,共6页

为增加可调谐激光器的波长调谐范围,提高系统的可靠性和稳定性,基于液晶的电控双折射特性,设计了一种中心波长为852 nm的内腔液晶可调谐垂直腔面发射激光器结构。分析了该结构获得宽范围波长调谐和单偏振稳定输出的物理原理,利用传输矩... 为增加可调谐激光器的波长调谐范围,提高系统的可靠性和稳定性,基于液晶的电控双折射特性,设计了一种中心波长为852 nm的内腔液晶可调谐垂直腔面发射激光器结构。分析了该结构获得宽范围波长调谐和单偏振稳定输出的物理原理,利用传输矩阵法进一步计算整个器件下不同液晶层厚度所对应的反射谱,得出不同液晶厚度和折射率下激光器的激射波长。结果表明,液晶可调谐激光器单偏振波长调谐范围达到31 nm,调谐效率大于10 nm/V。 展开更多

关键词 激光器 可调谐半导体激光器 液晶 传输矩阵理论 波长调谐范围

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可调波长半导体激光测量台阶高度方法研究 被引量：1

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作者 蒋天罡 李岩 +1 位作者 王昕 张书练 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2005年第7期518-520,共3页

文章在分析台阶高度测量现状和背景的基础上,着重介绍了用半导体激光器实现台阶高度的绝对干涉测量方案,提出以可调谐半导体激光器作为光源,采用可调合成波长链法实现纳米级精度毫米级量程的台阶高度测量,并详细分析了本方案的原理、误差。

关键词 可调合成波长链 台阶高度 可调谐半导体激光器 绝对干涉测量

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可调谐垂直腔面发射激光器 被引量：3

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作者 李保志 邹永刚 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期556-561,共6页

近年来国内外在可调谐垂直腔面发射激光器这一研究领域取得了极大的进步。叙述了可调谐垂直腔面发射激光器的结构原理和发展历程,对不同结构的优缺点作了对比介绍,展望了可调谐激光器的发展前景。这种器件在光传输、光互连及光并行信息... 近年来国内外在可调谐垂直腔面发射激光器这一研究领域取得了极大的进步。叙述了可调谐垂直腔面发射激光器的结构原理和发展历程,对不同结构的优缺点作了对比介绍,展望了可调谐激光器的发展前景。这种器件在光传输、光互连及光并行信息处理等方面有着良好的应用前景。 展开更多

关键词 激光器 可调谐半导体激光器 谐振腔光程 面发射

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基于TDLAS技术的全量程激光甲烷传感器 被引量：51

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作者 庞涛 王煜 +3 位作者 夏滑 张志荣 汤玉泉 董凤忠 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期98-104,共7页

根据煤矿安全生产监控系统对测量甲烷浓度全量程高准确度的需要,基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,设计了一种全量程一体化激光甲烷传感器.采用1 653.72nm分布式反馈半导体激光器作为系统光源,单板电路实现激光器驱动、温度控制、信号... 根据煤矿安全生产监控系统对测量甲烷浓度全量程高准确度的需要,基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,设计了一种全量程一体化激光甲烷传感器.采用1 653.72nm分布式反馈半导体激光器作为系统光源,单板电路实现激光器驱动、温度控制、信号调制与解调、浓度反演.为兼顾高测量准确度和大动态测量范围,系统在低浓度时利用波长调制技术进行甲烷浓度在线检测;当气体浓度大于阈值时,自动切换到直接吸收检测技术.实验结果表明,该传感器在浓度范围为0~5%内误差小于±0.06%,在浓度范围为5~100%内误差小于真值的±6%,响应时间约为15s,满足矿井实际测量需要. 展开更多

关键词 激光吸收光谱 可调谐半导体激光器 直接吸收 波长调制 甲烷检测

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可调谐LD吸收光谱燃烧诊断技术研究进展 被引量：3

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作者 杨斌 何国强 +1 位作者 刘佩进 齐宗满 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期503-510,共8页

介绍了可调谐半导体激光器吸收光谱(TDLAS)燃烧诊断技术的基本原理及其参量测量原理,分析了基于时分复用、波分复用、单激光器、速度和流量测量以及断层扫描技术的TDLAS燃烧诊断系统的组成特点和关键问题。总结了TDLAS燃烧诊断技术发展... 介绍了可调谐半导体激光器吸收光谱(TDLAS)燃烧诊断技术的基本原理及其参量测量原理,分析了基于时分复用、波分复用、单激光器、速度和流量测量以及断层扫描技术的TDLAS燃烧诊断系统的组成特点和关键问题。总结了TDLAS燃烧诊断技术发展历程和最新进展,并对该技术发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 测量与计量 可调谐半导体激光器 激光吸收光谱 燃烧诊断

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基于TDLAS的脉冲爆震发动机燃气温度测量 被引量：1

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作者 吴昭 李江帆 +2 位作者 卢杰 杨斌 郑龙席 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期411-418,共8页

针对脉冲爆震发动机(pulse detonation engine,PDE)燃气温度参数在线测量,基于可调谐半导体激光器吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)技术,采用扫描波长直接吸收-时分复用策略,以H_(2)O分子为目标组分,设计... 针对脉冲爆震发动机(pulse detonation engine,PDE)燃气温度参数在线测量,基于可调谐半导体激光器吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)技术,采用扫描波长直接吸收-时分复用策略,以H_(2)O分子为目标组分,设计了燃气温度测量系统,并将该系统应用于PDE燃气温度测量,获得了PDE燃气H_(2)O分子(7 444.352+7 444.371)-(7 185.587+7 185.597)cm^(-1)谱线对吸收光谱,并基于双线测温原理实现了5 Hz、10 Hz、15 Hz、20 Hz、25 Hz、30 Hz工作频率燃气温度的在线测量,详细讨论了PDE在不同工作频率下的燃气温度测量结果.结果表明:基于TDLAS技术可以实现PDE燃气温度在线测量.PDE在5 Hz工作频率时,爆震波燃气峰值温度为1 868 K,爆震波通过后,燃气温度存在618 K和424 K两个台阶;不同工作频率下,PDE的燃气温度变化规律较为相似,但随着工作频率的提高,燃气温度升高,这为PDE燃烧优化以及性能评估提供数据支撑. 展开更多

关键词 脉冲爆震发动机 燃烧诊断 可调谐半导体激光器吸收光谱 燃气温度 时分复用

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1·31μm附近CO_2的高灵敏度吸收光谱 被引量：4

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作者 邵杰 高晓明 +5 位作者 杨顒 黄伟 裴世鑫 袁怿谦 周士康 张为俊 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期213-217,共5页

采用可连续调谐半导体二极管激光器作为探测光源，将长程多通池吸收光谱、波长调制和谐波探测技术相结合，建立了一套具有高检测灵敏度和高分辨率的测量气态分子光谱及进行微量分析的研究装置。可以测量6．67×10^2Pa下～10^-27cm^-... 采用可连续调谐半导体二极管激光器作为探测光源，将长程多通池吸收光谱、波长调制和谐波探测技术相结合，建立了一套具有高检测灵敏度和高分辨率的测量气态分子光谱及进行微量分析的研究装置。可以测量6．67×10^2Pa下～10^-27cm^-1·（molecule·cm^-2）^-1的强度，最小可探测吸收达到～10^-8。并利用该装置测量了CO2气体在1．31μm附近的近红外吸收光，并用最小二乘法拟合实验数据获得这一波段谱线的参数。同时测量的谱线参数与HITRAN数据库相比，发现15条数据库上没有报道的弱谱线。 展开更多

关键词 波长调制 长程多通池 可调谐半导体激光器

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