[发明专利]一种抑制电流开启波长重复扫描影响的流控CRDS方法

说明书

本发明公开了一种抑制电流开启波长重复扫描影响的流控CRDS方法，包括有驱动电路模块以及中央处理器CPU，所述驱动电路模块集温度控制模块、驱动电流源模块、阈值电路、DFB激光器以及PD信号控制电路。所述驱动电路模块中的阈值电路驱动电流源快速关闭激光器的输入电流，以达到斩断激光的效果，进而产生腔衰荡信号。当阈值电路驱动激光器的电流源再次开启时，触发探测器信号控制电路，在短时间内关断探测器的输出信号，以避免激光波长重复扫描在腔衰荡检测中带来的误差。本发明对电流斩光中出现的激光波长重复扫描问题提出了新的解决方式。

技术领域

本发明涉及激光谱技术领域，尤其涉及一种抑制电流开启波长重复扫描影响的流控CRDS方法。

背景技术

从威胁人类安全生存的大气污染问题到提升人类生活水平的现代工、农业的发展、再到先进制造行业如半导体、芯片的规模生产，最后到深海、青藏高原科考、极地探测、大型风洞以及基础科学研究等领域，痕量气体尤其是超灵敏痕量气体检测扮演着关键的角色，极大地影响着上述领域的快速发展。激光吸收光谱技术是当激光的频率与目标分子能级共振时，激光会被分子吸收，利用吸收量的大小可以确定出分子的粒子数浓度，由于其灵敏度及分辨率高的优点被广泛的应用于痕量气体检测领域。然而由于噪声的限制，直接吸收的探测灵敏度受系统探测噪声的限制，灵敏度较低。在激光直接吸收光谱技术上发展的测量气体的激光谱技术有很多种，而腔衰荡光谱方法利用高精细度光学腔，有效吸收长度可长达数十千米，测量不受激光功率波动的影响等从而具有很高探测灵敏度。

在过去近20多年间，各种CRDS(腔衰荡光谱技术)方案都曾被提出和应用，它们各具特色、相辅相成。譬如，根据选用的激光源类型，CRDS(腔衰荡光谱技术)可分为脉冲型和连续光波型两种。其中，连续波腔衰荡光谱技术因具有更高的光谱分辨率、更强的腔输出光功率且可采用通信领域常用的半导体激光器作为光源而备受科技工作者的青睐，是目前国际上商业化高精度气体分析仪(如Tiger Optics及Picarro等公司的系列产品)的首选方案。

而传统的CRDS(腔衰荡光谱技术)是由激光器出射的激光通过声光调制器(AOM)进入高精细度衰荡腔，然后由光电探测器来探测透射信号，探测到的信号分为两路，一路进入阈值电路，用以驱动AOM来关断激光从而产生腔衰荡信号。另一路则进入控制电路进行衰荡信号的采集及数据处理。由于AOM价格高昂、装置复杂、体积大、其驱动功放发热量大等缺点，限制了腔衰荡光谱检测系统的集成。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足，提供一种抑制电流开启波长重复扫描影响的流控CRDS方法，对电流斩光中出现的激光波长重复扫描问题提出了新的解决方式。

为实现本发明目的而提供的一种抑制电流开启波长重复扫描影响的流控CRDS方法，包括有驱动电路模块以及中央处理器CPU，所述驱动电路模块集温度控制模块、驱动电流源模块、阈值电路、DFB激光器以及PD信号控制电路，所述驱动电路模块驱动DFB激光器出射激光到光分束器，激光经过光分束器分为两个部分：一部分经过匹配透镜和光学隔离器进入衰荡腔中，其信号被光电探测器探测；另一部分经过波长校准模块后进入模数转换器中，其中，光电探测器的探测信号也分为两路：一路反馈给驱动电路模块中的阈值电路部分，驱动驱动电路模块中的驱动电流源模块，快速关闭DFB激光器的输入电流，代替声光调制器以达到斩断激光的效果，进而产生衰荡腔信号；另一路进入模数转换器中，与经过波长校准模块的信号一起送入计算机中，进行波长校准、衰荡信号的采集及数据处理，所述中央处理器CPU的信号分为三路，第一路输出扫描激光波长的三角波信号到驱动电路模块中的驱动电流源模块；第二路产生触发信号给模数转换器进行数据采集；第三路产生四阶梯波，控制高压放大器驱动衰荡腔的PZT周期性改变腔长。

作为上述方案的进一步改进，当驱动电路模块中阈值电路作用于驱动电流源模块再次开启时，触发光电探测器信号控制电路，在短时间内关断光电探测器的输出信号，以避免激光波长重复扫描在衰荡腔检测中带来的误差。