基于WMS的可调谐半导体激光器驱动与温控电路设计

1

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的发展及应用 被引量：11

2

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

3

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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窄线宽可调谐半导体激光器研究进展(特邀) 被引量：12

4

作者 李鹏 盛立文 +7 位作者 黄琳 张爱国 乔山 刘志明 张志辉 韦育 刘加庆 周帅 《光电技术应用》 2023年第2期1-9,84,共10页

窄线宽、大范围可调谐半导体激光器在高速光通信、光纤传感、精密光谱测量、激光雷达等领域拥有广泛的应用前景。回顾了近年来窄线宽可调谐半导体激光器研究进展,着重分析了Littrow和Littman典型结构可调谐半导体激光器的工作原理及其特... 窄线宽、大范围可调谐半导体激光器在高速光通信、光纤传感、精密光谱测量、激光雷达等领域拥有广泛的应用前景。回顾了近年来窄线宽可调谐半导体激光器研究进展,着重分析了Littrow和Littman典型结构可调谐半导体激光器的工作原理及其特点,并对其未来发展趋势做出预测。 展开更多

关键词 可调谐半导体激光器 Littrow Littman 窄线宽 宽调谐范围

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单片集成可调谐半导体激光器研究进展

5

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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一种可调谐半导体激光器输出控制方案设计

6

作者 尚创波 范修宏 《数字技术与应用》 2022年第1期189-191,共3页

本文提出一种可调谐半导体激光器输出控制的实现方案,方案采用C8051F553+MAX5112做为核心控制芯片,采用USB转I2C总线方案来实现上位机与控制系统之间的通信,底层控制系统也采用I 2 C总线与MAX5112与AD5316R进行通讯,通过AD5316R来调节TE... 本文提出一种可调谐半导体激光器输出控制的实现方案,方案采用C8051F553+MAX5112做为核心控制芯片,采用USB转I2C总线方案来实现上位机与控制系统之间的通信,底层控制系统也采用I 2 C总线与MAX5112与AD5316R进行通讯,通过AD5316R来调节TEC控制器ADN8834的输出温度,从而实现对激光器工作温度的稳定控制,通过MAX5112多路DAC的并联组合输出保证了更大的电流输出范围以及更高的控制分辨率,从而保证激光器输出波长的精准调谐。 展开更多

关键词 I2C总线 可调谐半导体激光器 输出波长 电流输出 C8051F 并联组合 输出控制 控制方案设计

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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

7

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

8

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：6

9

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

10

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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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

11

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

12

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

13

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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宽范围可调谐内腔液晶垂直腔面发射激光器的制备

14

作者 李保志 邹永刚 《光电子技术》 CAS 北大核心 2018年第2期100-104,共5页

制备了一种中心波长为852nm的内腔液晶可调谐垂直腔面发射激光器结构。研究了不加调谐电压时可调谐VCSEL的电流-电压-光功率关系,注入电流为10mA时,得到了器件的最大输出功率为2.3mW。结果表明,内腔液晶可调谐垂直腔面发射激光器的波长... 制备了一种中心波长为852nm的内腔液晶可调谐垂直腔面发射激光器结构。研究了不加调谐电压时可调谐VCSEL的电流-电压-光功率关系,注入电流为10mA时,得到了器件的最大输出功率为2.3mW。结果表明,内腔液晶可调谐垂直腔面发射激光器的波长调谐范围达到27nm,调谐效率为9nm/V。 展开更多

关键词 激光器 可调谐半导体激光器 液晶 波长调谐范围

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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

15

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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外腔调谐源的无跳模纵向允许误差研究(特邀) 被引量：9

16

作者 盛立文 张爱国 +6 位作者 乔山 黄琳 张志辉 刘志明 李鹏 曲天阳 金辉 《光电技术应用》 2021年第5期66-72,共7页

外腔可调谐半导体激光器在光纤传感、冷原子物理和激光雷达等领域有着广泛的应用前景。为了得到大的无跳模调谐范围,需要对激光器的腔长、光栅参数、各个元件的几何位置以及转动点的位置进行严格的设计。通过构建Littman型可调谐激光源... 外腔可调谐半导体激光器在光纤传感、冷原子物理和激光雷达等领域有着广泛的应用前景。为了得到大的无跳模调谐范围,需要对激光器的腔长、光栅参数、各个元件的几何位置以及转动点的位置进行严格的设计。通过构建Littman型可调谐激光源无跳模纵向允许误差范围的数学模型,深入分析了转轴点到压电陶瓷电机运动轴线的距离、转轴点到闪耀光栅衍射点的距离、光栅安装角度和光栅刻线密度对无跳模纵向允许误差范围的影响。分析结果表明,合理选择各个参数可有效避免激光输出光束的跳模。 展开更多

关键词 可调谐半导体激光器 Littman 无跳模 误差分析 转轴点

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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

17

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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基于变分模态分解和SG滤波的二次谐波降噪 被引量：1

18

作者 王战 涂兴华 《光电子技术》 CAS 2024年第2期152-158,172,共8页

针对可调谐半导体激光器吸收光谱学,在测量低浓度气体过程中二次谐波存在的噪声问题,提出利用变分模态分解(VMD)和Savitzky-Golay滤波(SG滤波)相结合方法(简记为VMD-SG滤波)对含噪信号进行降噪。分析了VMD平衡参数的最优选取,利用所设... 针对可调谐半导体激光器吸收光谱学,在测量低浓度气体过程中二次谐波存在的噪声问题,提出利用变分模态分解(VMD)和Savitzky-Golay滤波(SG滤波)相结合方法(简记为VMD-SG滤波)对含噪信号进行降噪。分析了VMD平衡参数的最优选取,利用所设框长调节因子P,选取SG滤波的最优框长。通过与其他几种降噪算法相比,VMD-SG滤波降噪算法在信噪比、均方根误差、波形恢复、二次谐波特征点误差方面均表现较优。在信噪比(SNR)为-7.8389 dB下该算法SNR提升量为22.047 dB,均方根误差为0.0154,与标准二次谐波相关系数为0.985。结果表明,基于VMD-SG滤波降噪算法的可调谐二极管吸收光谱复合降噪技术,在弱信号方面可以提高信号质量,有利于提高气体反演精度、系统检测灵敏度。 展开更多

关键词 可调谐半导体激光器吸收光谱 二次谐波 框长调节因子 信噪比 均方根误差

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机载红外天然气管道泄漏监测技术研究 被引量：11

19

作者 亓洪兴 李正文 +2 位作者 杨一德 薛永祺 舒嵘 《红外》 CAS 2009年第3期1-6,共6页

进入21世纪后,我国的天然气消耗量飞速上升,目前国内输气管道总长度已经达到2.4万公里,预计2010年底将达到3.6万公里。如此绵长的输气管道,随着管道设施的老化、地质结构的变化、地质灾害的发生,天然气的泄漏在所难免。通常天然气管道... 进入21世纪后,我国的天然气消耗量飞速上升,目前国内输气管道总长度已经达到2.4万公里,预计2010年底将达到3.6万公里。如此绵长的输气管道,随着管道设施的老化、地质结构的变化、地质灾害的发生,天然气的泄漏在所难免。通常天然气管道的泄漏量一般大约要占输气总量的10%。天然气管道泄漏对经济发展、大气环境和社会安全带来了负面影响,因此必须积极开展各种天然气管道泄漏监测技术的研究。本文首先介绍了国内外基于机载平台的天然气管道泄漏监测技术的研究现状,然后阐述了两种主要机载天然气监测技术的工作原理,在分析比较两种技术优缺点的基础上,提出了适合我国国情的机载天然气管道泄漏监测的技术方案,并报道了与此方案相关的基础性研究内容。 展开更多

关键词 机载监测 天然气管道泄漏 吸收光谱技术 可调谐半导体激光器 OPO激光器

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基于光声光谱技术的1.5μm波段NH_3吸收谱线测量与分析 被引量：2

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作者 曹新丹 刘先勇 +1 位作者 蒙瑰 倪士虎 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1025-1029,共5页

NH3的检测具有广泛的应用,采用光声法检测NH3是当前研究的热点,而确定NH3的吸收谱线则是实现光声法检测NH3的前提。采用外腔可调谐半导体激光器构造了光声气体检测系统,检测了NH3的近红外吸收谱线,获得了常温常压下NH3在1 515～1 532 n... NH3的检测具有广泛的应用,采用光声法检测NH3是当前研究的热点,而确定NH3的吸收谱线则是实现光声法检测NH3的前提。采用外腔可调谐半导体激光器构造了光声气体检测系统,检测了NH3的近红外吸收谱线,获得了常温常压下NH3在1 515～1 532 nm范围内的吸收光谱。实验确认了NH3在1 515.2,1 516.0,1 518.0,1 519.9,1 522.4,1 527.0,1 531.7 nm处存在强吸收。HITRAN 2004光谱数据库在近红外1.5μm波段NH3的吸收谱线数据未见报道,该结果为研究光声法检测NH3提供了更多可选择的吸收谱线。 展开更多

关键词 光声光谱 外腔可调谐半导体激光器 吸收谱线 NH3检测

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