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3 篇 学位论文

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主题

3 篇 外腔式量子级联激...
2 篇 多元线性回归算法
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1 篇 挥发性有机物
1 篇 三次样条插值算法
1 篇 中红外
1 篇 原理样机
1 篇 挥发性有机物探测
1 篇 宽调谐

机构

2 篇 安徽大学
1 篇 中国航天科技集团...

作者

1 篇 高志强
1 篇 孙娟
1 篇 丁俊雅

语言

3 篇 中文

检索条件"主题词=外腔式量子级联激光器"

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基于外腔式量子级联激光器的激光光谱技术研究

基于外腔式量子级联激光器的激光光谱技术研究

引用

作者：孙娟安徽大学

学位级别：硕士

挥发性有机物(VOCs)作为一类重要的有机污染物,对动植物有直接毒性,且易燃易爆,发生泄漏时容易引发火灾、爆炸等安全事故,严重影响了人体健康、生态环境以及社会安定。因此,开展对这类气体的实时在线监测技术研究,及时掌握其分布、排放... 详细信息

挥发性有机物(VOCs)作为一类重要的有机污染物,对动植物有直接毒性,且易燃易爆,发生泄漏时容易引发火灾、爆炸等安全事故,严重影响了人体健康、生态环境以及社会安定。因此,开展对这类气体的实时在线监测技术研究,及时掌握其分布、排放及泄漏情况,具有重要的实际意义。相比于传统的气体检测技术,激光吸收光谱技术得以快速发展,特别是可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)因其具有响应速度快、灵敏度和分辨率高、无损探测等优点已被广泛应用于各类污染气体的测量研究。近年来针对挥发性有机物在中红外波段具有宽带吸收光谱的特性,将经典的TDLAS检测技术与宽调谐范围的外腔式量子级联激光器相结合,构成的外腔式量子级联激光光谱技术已成为实现挥发性有机物精确分析和遥感探测的一种有效手段。本论文以商业化的外腔式量子级联激光器作为激发光源,结合自行研制的石英音叉光电探测器,搭建了一套可用于挥发性有机物分析的测量系统。通过对N2O吸收光谱的测量,检验了实验系统的线性度和石英音叉光电探测器的可靠性。以典型的挥发性有机物乙醇和丙酮为检测对象,深入开展了理论和实验研究,实验测量的吸收光谱与PNNL数据库的标准参考谱线具有良好的一致性。在实验数据处理方面,通过结合自行建立的多元线性回归算法与三次样条插值算法实现了多组分VOC挥发物的成分识别和定量分析。此外,开展了挥发性有机物泄漏遥测技术的实验研究,在30 m远的距离下,分别在激光器慢速和快速扫描模式下,获得了乙醇和丙酮挥发蒸汽的吸收光谱,为未来开展危化品泄漏在线监测研究奠定了良好基础。

关键词：外腔式量子级联激光器石英音叉探测器多元线性回归算法三次样条插值算法挥发性有机物探测

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宽调谐外腔式量子级联激光器技术研究

宽调谐外腔式量子级联激光器技术研究

引用

作者：高志强中国航天科技集团公司第一研究院

学位级别：硕士

波长范围为3～25μm的中红外光源在自由空间光通信、红外对抗、痕量气体检测等领域有重要应用。基于导带子带间电子跃迁的单极型量子级联激光器以小型化、高分辨率、高灵敏度等优点成为中红外波段的理想激光光源。而采用外部光学反馈元... 详细信息

波长范围为3～25μm的中红外光源在自由空间光通信、红外对抗、痕量气体检测等领域有重要应用。基于导带子带间电子跃迁的单极型量子级联激光器以小型化、高分辨率、高灵敏度等优点成为中红外波段的理想激光光源。而采用外部光学反馈元件选模的外腔式量子级联激光器则实现了宽调谐、窄线宽输出,在军用和民用的众多领域表现出巨大的应用潜力,尤其是推动了痕量气体检测技术的发展。本文通过理论分析、方案设计、样机研制及实验研究研制了波长8～10μm外腔式量子级联激光器原理样机,实现宽调谐、窄线宽输出。具体包括以下内容:（1）阐述了中红外量子级联激光器的应用背景与需求,重点突出了宽调谐、窄线宽输出的外腔式量子级联激光器的重要应用前景,调研了国内、外研究现状并分析发展趋势。（2）进行了外腔式量子级联激光器理论分析。基于以等效腔光反馈模型、速率方程为基础的外腔式量子级联激光器理论模型,分析了内、外腔两种模式的增益与损耗、阈值电流与输出功率以及激光器的波长调谐范围;利用典型参数数值模拟,定量讨论了激光器输出特性以及宽调谐的影响机制。（3）开展了外腔式量子级联激光器方案设计。通过研究外腔式激光器腔型结构、增益芯片发光特性、闪耀光栅波长调谐特性、光路准直特性和温度稳定性,设计了宽调谐外腔式量子级联激光器。（4）研制了波长8～10μm小型化外腔式量子级联激光器原理样机。深入研究了激光器的光栅衍射角调谐特性、温度调谐特性、电流调谐特性、P-I特性、线宽特性以及稳定性。激光器尺寸:76×54×50mm3,脉冲模式下,温度22℃,峰值注入电流2.1A,脉宽300ns,占空比5%时,激光器最大调谐范围334cm-1(983cm-11317cm-1),最高输出功率17.7mW,整个调谐范围内线宽小于1 cm-1,波长波动小于0.12cm-1,功率波动小于4%。

关键词：中红外光学反馈元件外腔式量子级联激光器宽调谐原理样机

来源：评论

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基于石英音叉光电探测器的挥发物检测方法研究

基于石英音叉光电探测器的挥发物检测方法研究

引用

作者：丁俊雅安徽大学

学位级别：硕士

随着化学工业的迅速发展,挥发性有机物(VOCs)已逐步成为工业生产过程的重要原料,但是因其大多具有毒性、且易燃易爆、容易形成有机污染物,严重威胁了生产安全和社会安定。因此,对VOCs进行准确的实时在线监测,对危险品进行成分识别和智... 详细信息

随着化学工业的迅速发展,挥发性有机物(VOCs)已逐步成为工业生产过程的重要原料,但是因其大多具有毒性、且易燃易爆、容易形成有机污染物,严重威胁了生产安全和社会安定。因此,对VOCs进行准确的实时在线监测,对危险品进行成分识别和智能预警都有着重要的实际意义。中红外激光吸收光谱因其其无损检测、快速响应和高灵敏度等特性而被广泛用于大气环境、工业处理控制等领域的气体检测分析。目前,该技术中常用光电探测器主要有碲镉汞探测器(MCT)和量子阱探测器,总体上成本较高。此外,受探测器所用介质材料的自身特性限制,通常波长或频率响应带宽有限,从而无法满足整个电磁波范围内的全波段响应。本论文基于石英音叉(QCTF)的压电效应和谐振特性研制了一种成本低、无波长响应带宽限制的光电探测器,深入研究了其对相关参数的依赖特性,并与商业化光电探测器进行了对比,检验了石英音叉光电探测器的有效性和可靠性。通过将QCTF探测器与新型外腔式量子级联激光器结合,搭建了一套挥发性有机物检测系统;通过检测不同站点汽油样品中挥发性有机物的红外吸收光谱,结合数据库标准参考光谱与自行建立的多算法光谱分析模型,实现了对不同型号汽油样本中主要挥发性有机物的相对含量分析和成分归属,结果与其他检测方法报道的结果具有很好的一致性;此外,将该系统拓展到挥发性有机物的远距离探测研究,利用固定波长探测模式,有效抑制了大气和挥发物羽流的湍流效应,分别在1 150 cm-1、1217 cm-1和1250 cm-1波长处实现了乙醚、丙酮和乙醇三种挥发性有机物混合羽流的有效识别和分析,探测距离可达40米,为工业处理控制和公共安全维护等领域中危化品泄漏监测和智能预警等应用奠定了良好基础。

关键词：外腔式量子级联激光器石英音叉探测器多元线性回归算法挥发性有机物

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