李 彬，刘慧芳，何启欣，翟 冰，潘教青，郑传涛*, 王一丁*

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, 吉林 长春 130012 2. 中国科学院半导体所，材料科学重点实验室，北京 100083

基于1 654 nm分布反馈激光器的甲烷检测系统

李 彬1，刘慧芳1，何启欣1，翟 冰1，潘教青2，郑传涛1*, 王一丁1*

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, 吉林 长春 130012 2. 中国科学院半导体所，材料科学重点实验室，北京 100083

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术及波长调制技术，采用波长为1 654 nm的分布反馈激光器，结合开放式光学探头以及高灵敏度的铟镓砷光电探测器，研制了近红外甲烷气体检测系统。自主设计研发了分布反馈激光器驱动电路，主要包括模拟PID温度控制电路与电流驱动电路。其中，温度控制电路具有较高的控制精度及稳定性，长时间工作时激光器温度波动小于±0.02 ℃，温度与激光器波长呈线性变化。温度不变时，改变驱动电流可以使激光器中心波长线性变化，同时还提供了5 kHz正弦波和10 Hz锯齿波的调制信号，用于谐波检测。为了提取差分信号的一次谐波及二次谐波，研制了正交锁相放大器，一次谐波和二次谐波的提取误差分别为3.5%和5%。系统中采用的开放式光电探头通过一次反射，使有效吸收光程增加了一倍，达到了40 cm。通过对1%～5%的甲烷气体进行检测，成功提取了一次及二次谐波，得到了气体浓度与谐波信号幅值的拟合关系曲线。……