摘要：CO2气体是造成温室效应的主要因素,使用TDLAS检测技术是检测CO2气体浓度的一种测量精度出色、稳定性高的方法。针对TDLAS型的CO2气体检测系统,研制了一种1581 nm波长vcsel激光器的温控系统。系统采用LPC54102作为主控芯片,主控器实时地读取温度采集电路采集到的温度值,与温度设定值进行比较,偏差信号经过数字PID算法计算后得到新的控制值输出,经过TEC驱动电路控制热电制冷器,实现对vcsel激光器的精确控温。经过测试验证,温度控制系统能够快速、精确、稳定地控制温度,响应时间小于40 s且控温精度达到±0.01℃。所设计的温控系统不仅可以运用于CO2气体检测系统中,也可以应用于其他气体检测系统的温控设计。

摘要：通过建立仿真模型研究了vcsel激光器的输出光功率以及小信号频率响应特性，并提出了vcsel激光器L—I经验模型参数求解方法和小信号带宽模型的三种改进改进方案，提高了模型的预测精度和对不同环境温度的泛化能力．再次，推导得出了激光器的小信号频率响应的显式表达结果，并从理论和仿真角度分析了参数对小信号带宽和平坦性的影响，提出了拓展小信号带宽和改善平坦性的参数设计方案．最后，提出了一种形式更为简单，计算复杂度更低的小信号带宽二次模型．

摘要：针对用于原子磁力仪的895 nm vcsel激光器,提出了一种电路结构简单,高稳定性的压控恒流源电路。此电路使用了一种巧妙的精密恒流源电路与一种常见的压控微电流源电路相并联,在保证高稳定性和一定精度的基础上,实现了低成本、小体积和低功耗。通过实验检测表明,恒流源的稳定性优于10-6 A(最大波动0.35μA),电流步进连续可调,电路面积为4.5 cm×4.5 cm,最大功耗为468 mW,能够很好地满足小型激光泵浦的原子磁力仪对激光器的控制要求。

摘要：针对原子磁力仪中垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,vcsel)的波长易受环境因素(温度)影响的问题设计了一套温度控制系统。其具有控制精度高、响应快速、集成度高等优点,并通过电子学和光学两种方案的对比实验对该系统的可靠性进行了实验评估。该系统由电源控制电路和芯片控制电路两部分组成,通过对vcsel激光器自带的半导体制冷片(TEC)的工作电流进行控制,实现对激光器工作温度的精确控制,从而稳定激光器的波长,使磁力仪正常工作。通过光学和电子学对比试验表明,长时间温度漂移低于0. 003℃,长时间vcsel波长变化量小于0. 14 pm,温度步进连续可调,能够满足原子激光磁力仪对激光的控制要求。

摘要：二氧化碳气体检测在环境监测、农业生产等多个领域均具有重要研究意义。近年来,随着对CO2气体检测设备的需求日益增长,传统的气体检测技术无法满足当前的检测需求。基于红外光谱技术,采用新型vcsel激光器,研制了一套二氧化碳气体检测系统。通过自主研制的vcsel激光器温度控制系统、波形叠加调制电流驱动系统以及基于LabVIEW的软件锁相放大数据处理平台,实现了对CO2气体的浓度测量。结果表明,系统的最低检测下限为90×10^-6。当标准CO2气体的浓度为100×10^-6时,所设计气体检测系统的最大相对测量误差为7.3%,当二氧化碳气体浓度在350×10^-6~1000×10^-6时,系统相对测量误差在-1.77%^+1.6%之间。对500×10^-6浓度CO2气体进行长达1 h时间的测量,检测结果相对变化量小于2.6%,系统具有较好的稳定性。

摘要：依附于半导体致冷器的温控原理,分析了以半导体致冷器ADN8831为基础的温控系统电路设计,在此基础上匹配于实际,对垂直腔面发射激光器在温控环境中的工作情况与温控水平予以测试。结果显示:垂直腔面发射激光器在温控环境中工作状态平稳,且性能不受影响;而我们研发的自动温控系统具有一定的控制精度,超过0.01摄氏度,同时有较快的响应速率,适用于垂直腔面发射激光器的温控要求。

摘要：结合自混合干涉原理和多普勒测速原理,将多普勒频移现象引入激光二极管。当来自被照射的物体表面的反射或散射光反馈回激光器时,把光强调制成为多普勒的频移信号。安装在激光器尾部的光电二极管,检测光学反馈生成的频移信号确定物体的状态。设计了vcsel激光器自混合多普勒测速实验系统,对推导出的vcsel激光器自混合多普勒测速理论进行了初步的验证。