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目前,痕量气体检测技术提供了用于测量微量气体的有效手段。其中,基于红外吸收光谱技术的光学传感系统由于具有高鉴别性与选择性,在环境污染检测、工业及医疗领域已经成为热点技术。对于包括光声光谱技术在内的多种红外吸收光谱技术而言,激光光源的输出功率直接决定了气体传感系统的灵敏度及最小探测极限。固体激光光源的输出功率较高,将其应用于光学传感系统中有利于提高系统的气体检测能力。除此之外,可调谐固体激光器具有调谐范围宽和线宽窄的优点。这些优点可以提高光学传感系统的选择性及灵敏度。固体激光器的光束质量较高,这将方便光学系统进行光束耦合,减小光学噪声。现如今,在气体传感技术中,常见的激光光源多是低功率半导体激光器,同时宽带可调谐固体激光器在气体传感技术中的相关应用研究非常少,因此,从上述研究背景和意义出发,本论文致力于宽带可调谐固体激光器及其在气体传感中的应用研究。本论文首先对可应用于光学传感技术的宽带可调谐固体激光器进行研究,由于2μm波段覆盖多种气体的强吸收谱,因此所研究的固体激光器的波长选定为2μm。在理论研究上,对激光器单纵模选取、激光器频率调谐的原理及方法进行分析,本课题利用MATLAB进行各输出谱线仿真,最终确定标准具厚度的选择、以及相应的镀膜情况。再利用Zemax光学仿真软件对激光的模式匹配进行分析优化,并确定激光器结构参数,为后续开展宽带可调谐固体激光器实验提供理论指导。在固体激光器的实验中,课题首先开展2μm Tm:YAP自由运转的固体激光器连续输出特性研究。基于半导体激光端面泵浦技术构建平凹腔激光器,对激光器的输出性能进行测试。在已有连续输出特性研究基础上,基于SOLIDWORKS进行了固体激光器紧凑型的结构设计。最后开展2μm单频可调谐固体激光器单纵模激光输出特性研究。通过改变标准具的角度对输出纵模进行调谐。通过控制Tm:YAP温度和厚标准具角度进行调谐。分别采用扫描干涉仪和波长计检测方法对单纵模激光器的输出模式和激光频率进行研究。在气体传感技术的研究中,本论文首先对基于红外吸收光谱技术的气体传感系统的理论进行分析。在实验上搭建基于光声光谱技术的光学传感系统,探测光源选用本论文研究的2μm单频可调谐固体激光器,本课题将选用斩波器对入射的激光光强进行外腔式的光强调制,选用麦克风将声波信号转换为电信号,并供给锁相放大器进行谐波解调,通过测得的谐波信号来反演气体浓度,最终实现对H2O的气体检测。