红外与激光工程
2023, 52(2): 20210813
红外与激光工程
2021, 50(4): 20200083
红外与激光工程
2020, 49(10): 20190525
红外与激光工程
2020, 49(9): 20190551
1 吉林农业大学 信息技术学院, 吉林 长春 130018
2 吉林大学 仪器科学与电气工程学院, 吉林 长春 130026
以红外分布反馈激光器激发光源为核心的检测装置中, 分布反馈激光器发光波长的控制精度及稳定性直接决定检测装置测量准确性。为此研发了一种采用模拟PID控制的分布反馈激光器温度控制系统。该系统采用模拟比例-积分-微分温度前向控制模块和温度实时后向采集模块达到控制温度的目的。温度控制实验中采用激射中心波长为2 049 nm的分布反馈激光器, 结果表明, 系统温度控制稳定性为±0.05 ℃, 稳定时间小于30 s。同时, 利用所研制的温度控制系统对上述可调谐DFB激光器做了光谱测试实验, 结果表明, 当激光器驱动电流固定时, 激光器激射波长与其工作温度呈线性关系。
红外气体检测 分布反馈激光器 模拟比例-积分-微分 高稳定性 高精确度 高线性度 infrared gas detection distributed feedback laser simulated proportional-integral-differential high stability high precision high linearity 红外与激光工程
2019, 48(4): 0405001
1 吉林大学 仪器科学与电气工程学院, 吉林 长春 130026
2 北京化工大学 信息科学与技术学院, 北京 100029
为了满足红外气体检测对高性能激光器驱动电源的要求, 文中采用PID控制算法, 设计并研制了一款高稳定的DFB激光器驱动电源。其硬件主要包括信号产生模块、压控恒流源模块、电路保护模块, 具备输出电流保护功能。信号产生模块主要通过DDS产生正弦波, 再通过比较器产生方波, 同时采用DA转换技术实现直流波、三角波、锯齿波的输出。控制方案上采用PID算法, 通过深度负反馈控制, 实现高稳定电流输出。利用此驱动电源对中心波长为1 563.09 nm的DFB激光器进行驱动实验。结果表明, 所研制的驱动电源具有输出波形类型、幅度和频率三者数控可调的功能, 电流幅度范围为0~1 A; 正弦、方波频率范围为1 Hz~1 MHz, 三角、锯齿、直流波频率范围为1 Hz~100 Hz, 频率分辨率为1 Hz; 输出电流线性度为99.93%, 长时间输出电流稳定度为0.019 7%。
红外气体检测 DFB激光器驱动电源 PID控制算法 高稳定性 高线性度 infrared gas detection DFB laser driving power PID control algorithm high stability high linearity 红外与激光工程
2018, 47(5): 0505004
1 吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区, 长春 130012
2 中国科学院半导体研究所 材料科学国家重点实验室, 北京 100083
为了在基于脉冲式中红外量子级联激光器的气体检测系统中, 精确提取窄脉冲传感信号的幅度, 设计并实现了一种微秒级窄脉冲锁相放大器.根据微秒级窄脉冲的特点, 窄脉冲信号经过窄带通滤波电路, 得到基频正弦波信号, 再经过主放大、移相、相敏检波电路, 得到与脉冲幅值有关的直流信号.利用信号发生器产生的幅度、频率、相位可调的窄脉冲待测信号, 对锁相放大器进行功能验证实验.结果表明, 锁相放大器输出直流信号与输入信号的幅度呈良好的线性关系, 线性拟合度约为98.043%;信号幅值的相对测量误差不超过3%;在1 h的测试时间内, 信号波动范围在1‰以内.利用配备的不同浓度的一氧化碳样品及研制的锁相放大器, 开展了一氧化碳气体检测实验.在0~180 ppm范围内, 随着一氧化碳浓度的增加, 锁相放大器的输出电压值与一氧化碳浓度呈现良好的e指数关系.根据Allan方差预测的系统检测下限为0.4123ppm.与商用锁相放大器相比, 该放大器具有体积小、成本低、易于集成等特点, 在基于脉冲式中红外量子级联激光器的气体检测中具有较好的应用前景.
锁相放大器 窄脉冲信号 窄带滤波电路 中红外气体检测 量子级联激光器 Lock-in amplifier Narrow pulse signal Narrowband filter circuit Mid-infrared gas detection Quantum cascade laser
吉林大学电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点联合实验室, 吉林 长春 130012
为保证分布反馈激光器在一氧化碳气体浓度检测中能满足长时间工作稳定性、输出波长随温度线性变化、温度调节快速响应等要求,设计并研制了一种分布反馈激光器温控系统。该系统采用数字信号处理器与数模转换芯片设定温度,利用热电制冷器控制芯片调节激光器温度,采用模拟比例积分微分(PID)算法完成激光器恒温控制。利用研制的温控系统,对用于红外一氧化碳气体检测、中心波长为1563.06 nm的分布反馈激光器开展了温度控制实验。结果表明,该控制系统控制精度优于±0.02 ℃,小幅度调温时响应时间小于8 s。在所研制的温控系统的作用下,激光器长时间工作时中心波长无漂移。
激光器 温度控制系统 模拟比例积分微分控制 红外气体检测 光学学报
2014, 34(s2): s214002