高精度纳秒级红外量子级联激光器驱动电源

采用DSP和模拟PI控制技术,设计并研制了一种高精度纳秒级驱动电源。其硬件主要包括纳秒脉冲产生电路、恒流控制电路、慢启动电路、静电保护电路、过流保护电路等。控制方案上主要使用模拟PI算法,通过反馈控制,稳定输出电流。所研制的驱动电源脉冲宽度为15ns,峰值驱动电流为20A,脉冲上升/下降时间小于5ns。利用该驱动电源对中国科学院半导体所研制的中心波长为7.71μm的量子级联激光器进行驱动测试。结果表明,在长时间(>100h)运行中,激光器工作状态稳定,中心波长未出现漂移,驱动电流无毛刺出现,为激光器在红外气体检测中的应用提供了性能保障。

脉冲式阵列量子级联激光器的气体检测仪

为了能够对多种混合气体进行精确的识别和浓度测量,根据被检测气体的红外光谱的吸收特性,利用阵列式量子级联激光器设计了高精度的气体检测仪。在激光器驱动电源的设计上采用了时分复用的方法,通过高速脉冲控制和分段拟合的方法实现了对电源输出的精准控制。同时,对红外探测器输出的微弱信号进行处理,大大提高了测量精度。测试结果表明:驱动电流的最大偏差仅为0.65 m A,稳定度优于4×10-5A,并对4种气体在10个浓度等级上进行了测试,最大平均测量误差仅为0.80%。