[發明專利]用于氣體濃度檢測的激光光源裝置

無效

• 申請號: 201310527096.2
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103545709A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 李剛;陳琤;常洋;羅紅星
• 申請（專利權）人: 北京航天易聯科技發展有限公司
• 主分類號: H01S5/06
• 分類號: H01S5/06;H01S5/0625;G01N21/01;G01N21/39
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

技術領域

本發明涉及一種用于氣體濃度檢測的激光光源裝置。

背景技術

隨著大氣污染問題得到更多的關注，大氣質量有效監測成為治理大氣污染的首要問題。與傳統的非光學檢測方法相比，可調諧二極管激光吸收光譜技術（tunable?diode?laser?absorption?spectroscopy,TDLAS）因其精度高、靈敏度高、響應速度快、對惡劣環境適應性強、可同時檢測多種氣體等優點而廣泛應用于工業生產環境監測、大氣科學光譜測量和痕量分析等領域。

目前主流的TDLAS技術所采用的光源為分布式反饋激光器（DFBDistributed?Feedback?Laser)。在直接對DFB激光器波長進行調制時會伴隨產生殘余振幅調制（RAM：residual?amplitude?modulation）；頻率調制與振幅調制之間的相位并非完全一致，而是存在著相位差，并且該相位差對二次諧波信號及線型都有影響。特別是被測氣體的壓力相對較高時，這種影響就更加明顯，造成測量不準確、波長調諧范圍小、檢測過程復雜、對器件的選擇較為嚴格等問題。

發明內容

本發明的一個目的是提出一種波長調諧范圍大且使用范圍廣的用于氣體濃度檢測的激光光源裝置。

本發明的另一個目的是提出一種測量精確的用于氣體濃度檢測的激光光源裝置。

本發明的再一個目的是提出一種狀態穩定的用于氣體濃度檢測的激光光源裝置。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種用于氣體濃度檢測的激光光源裝置，包括相連接的微處理器和光源模塊，所述光源模塊為分布式布拉格反射激光器；所述分布式布拉格反射激光器包括增益區、相區和光柵區，所述微處理器分別電流驅動增益區和光柵區。

特別是，所述微處理器通過第一程控電流源驅動增益區，所述微處理器通過第二程控電流源驅動光柵區。

特別是，所述裝置還包括制冷器，所述光源模塊設置在所述制冷器上。

進一步，所述制冷器為半導體制冷器。

進一步，所述制冷器在所述微處理器的控制下控制溫度、并在溫度超標時報警。

特別是，所述裝置還包括用于對外輸出數據的串口通信組件，所述串口通信組件連接至所述微處理器。

本發明用于氣體濃度檢測的激光光源裝置采用分布式布拉格反射激光器（DBR激光器）作為光譜吸收法氣體濃度檢測的光源，波長的調制不會引起光強幅度的變化，避免了剩余幅度調制對檢測信號信噪比及二次諧波線型的負面影響；避免了檢測算法中對幅度調制相位差的補償，簡化檢測復雜度。DBR激光器輸出波長調節范圍較大，降低了對光源的挑選苛刻程度。DBR激光器的輸出功率和波長具有分別可控的特點，可以實現同一波長的不同功率輸出；可以提供較高的輸出功率，用于復用式多點組網氣體監測。

附圖說明

圖1是本發明優選實施例一的結構示意圖；

圖2是優選實施例一中所用DBR激光器的結構示意圖。

圖中標記為：

1、微處理器；2、光源模塊；4、串口通信組件；31、第一程控電流源；32、第二程控電流源。

具體實施方式

下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。

優選實施例一：

如圖1所示，本優選實施例提供一種用于氣體濃度檢測的激光光源裝置，該用于氣體濃度檢測的激光光源裝置包括一個三段式DBR激光器2、一個微處理器1、兩個程控電流源、一個半導體制冷器（ThermoelectricCooler,TEC）、以及一個串口通信組件4。

DBR激光器結構如圖2所示，其諧振腔由三部分組成：增益區、無源相區、以及布拉格光柵區。各部分可分別加電流獨立控制：增益區用于為激光諧振提供反轉粒子數，通過控制Ig可以控制激光器輸出功率；相區通過控制Ip可用于調節相區的折射率，從而達到調整諧振腔光程長度的目的；光柵區用于為激光諧振提供縱模模式反饋，在光柵區注入電流Id可以控制諧振波長。

整個裝置由微處理器1進行控制，采用第一程控電流源31對增益區進行電流驅動，采用第二程控電流源32對光柵區進行電流驅動。即，采用雙DAC模塊輸出兩路控制信號分別控制增益區與光柵區的驅動電流，以分別控制激光器的輸出光強及波長。

DBR激光器安裝在半導體制冷器（TEC）上，以保持符合工作狀態要求的恒定溫度。TEC的溫度設置由微處理器控制，當溫度超標時可以報警。

光源模塊通過串口通信模塊向外傳輸數據。