基于四能級(jí)的量子級(jí)聯(lián)激光器等效電路模型及其應(yīng)用.pdf

1、隨著科技的發(fā)展,人們?cè)絹?lái)越需要快速、高精度的氣體檢測(cè)系統(tǒng)。使用傳統(tǒng)的氣體檢測(cè)方法,精度不高,易受其它氣體的干擾,因而不能滿足需要。氣體對(duì)中紅外光有很強(qiáng)的吸收,可以利用它來(lái)作氣體的檢測(cè),這種方法具有快速、精度高、抗干擾能力強(qiáng)、方便等優(yōu)點(diǎn)。而中紅外光源的缺乏制約著這種技術(shù)的開(kāi)發(fā)和普及應(yīng)用。
　　在這樣的背景下,本文對(duì)氣體檢測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了研究。一是研究了光源的問(wèn)題。量子級(jí)聯(lián)激光器可以在室溫下發(fā)出中紅外的激光,使用它能夠很好地解決

2、氣體檢測(cè)系統(tǒng)的光源問(wèn)題。二是氣體檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)非常微弱的問(wèn)題,需要將信號(hào)放大,系統(tǒng)才能得到較高的靈敏度和精度。
　　本文采用基于速率方程的方法,通過(guò)分析量子級(jí)聯(lián)激光器的能級(jí)結(jié)構(gòu)和工作原理,得到了量子級(jí)聯(lián)激光器的速率方程,在此基礎(chǔ)上建立起了四能級(jí)量子級(jí)聯(lián)激光器的等效電路模型。使用PSpice軟件,對(duì)建立起的電路模型進(jìn)行了直流、瞬態(tài)和交流仿真。得到了量子級(jí)聯(lián)激光器的輸出光功率與電流的關(guān)系、閾值電流、開(kāi)啟關(guān)斷時(shí)間和3dB帶寬。量子級(jí)聯(lián)激

3、光器的等效電路模型建立,有助于量子級(jí)聯(lián)激光器驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)和光電集成,這樣在使用過(guò)程中可以更好地發(fā)揮出它優(yōu)異的性能,滿足氣體檢測(cè)的需要。
　　為了提高檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度,設(shè)計(jì)了光聲氣體檢測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)讓調(diào)制光源的頻率跟光聲檢測(cè)腔的本征頻率一致,使檢測(cè)腔發(fā)生共振,從而將光聲信號(hào)放大。采用有限元的方法計(jì)算了圓柱型腔的本征頻率,該結(jié)果與理論上計(jì)算的結(jié)果相一致。提出了一種T型腔,該檢測(cè)腔體能更好地抑制噪聲的干擾,并使用COMSOL軟件了計(jì)算了