【摘 要】
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为了满足基于室温连续量子级联激光器（QCL）的中红外气体检测系统的需求,研制了板级量子级联激光器的驱动电路以及谐波锁相放大电路。通过信号发生电路产生高精度的直流偏置信号
【机 构】
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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,吉林大学生物与农业工程学院
【基金项目】
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国家重点研发计划(Nos.2016YFD0700101,2016YFC0303902);国家自然科学基金(Nos.61775079,61627823,61307124);吉林省科技发展计划项目(No.20140307014SF);吉林省省级产业创新专项资金项目(No.2017C027);长春市科技发展计划项目(Nos.11GH01,14KG022)资助~~
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为了满足基于室温连续量子级联激光器（QCL）的中红外气体检测系统的需求,研制了板级量子级联激光器的驱动电路以及谐波锁相放大电路。通过信号发生电路产生高精度的直流偏置信号、低频锯齿波扫描信号和高频正弦波调制信号,控制激光器的工作电流,进而扫描/调制激光器的输出波长;为了探测痕量气体吸收光谱的二次谐波信号,并获得较高的信噪比,研制了锁相放大电路,主要包括倍频电路、正交转换电路和数据转换电路;为了提高系统的稳定性和可靠性,研制了高稳定性的线性供电电路以及保护电路.采用中科院半导体所研制的波长为4.76μm的QCL作为光源,开展了电学系统的功能验证实验以及气体检测实验.实验结果表明:QCL驱动电路线性度为0.006 3%,长期电流稳定度为5.0×10-5,QCL光强稳定度为5.07×10-4;锁相放大器系统具有较高的稳定性和较低的误差,一次谐波的最大误差在2.4%以内,二次谐波的最大误差在5.5%以内.通过动态配气方式开展了低浓度一氧化碳（CO）气体检测实验,在0100×10-6范围内,二次谐波信号的幅值与CO气体浓度具有较高的线性度（拟合优度>0.99）,表明所研制的电学系统具有良好的稳定性和可靠性,为中红外CO气体的检测提供了安全可靠的保障.
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