邱选兵,李 宁,孙冬远,李传亮,蒋利军,魏计林,王 高

(1.太原科技大学应用科学学院,山西 太原 030024;2.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西 太原 030051)

1 引 言

目前,分布式反馈激光器(Distributed Feedback Laser,DFB)已经越来越趋向于小型化、低成本、高功率方向的发展,在环境、医疗、食品、国防、工业自动化等方面得到了广泛的应用。可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术是一种基于DBF半导体激光器的波长扫描和电流调谐特性的气体吸收光谱检测技术,该技术具有非接触、响应时间短、灵敏度高、指纹识别、实时测量等优点而被广泛应用于恶劣环境下的气体浓度、温度、压力以及速度等参数的测量[1-2]。由TDLAS的原理可知,激光器输出激光波长的准确度和稳定度是实现气体分子指纹检测的关键,而DFB的输出波长主要取决于激光器的工作温度与注入电流的大小和稳定度。DFB驱动电流和工作温度的稳定性是衡量一个半导体激光器驱动性能优劣的主要指标,因此在激光光谱应用中需要优先考虑激光器的驱动电流和温度控制[3-4]。

国外商用的DFB激光器驱动器的厂商主要有Wavelength、ILX Lightwave和Thorlabs公司等大公司[5],这些厂商制造的激光驱动器功能齐全、智能化程度高,但是其价格昂贵、体积大、性价比很低,不能适应嵌入式的实时测量中。国内厂商制造的驱动电路中多以MOS管驱动DFB,控制精度不高,容易受到电子器件本身和工作环境的影响。在温度控制方面,多采用模拟比例-积分-微分(PID)控制环,温度控制精度和灵活性差,因此需要研制一种适用于工业现场环境的小型化、高精度、高稳定度、数字化和智能化的激光驱动电路[6-7]。……