基于STM32的DFB气体激光器驱动电路设计与实验

摘要

可调谐半导体激光吸收光谱技术气体痕量检测系统中,激光器驱动电路存在模块体积大、电流纹波大、温度漂移严重、响应速度慢等问题,容易导致激光器波长偏离谱线吸收峰,影响系统测量精度.为解决上述问题,首先设计集高精度恒流源、实时监测电路、电阻-电压变换电路、温度采集电路、MAX1978制冷器控制芯片、数字PID整定算法等于一体的激光驱动器;然后,实验测试激光驱动器对DFB激光器(1 627 nm)电流调谐与温度控制的性能,分析确定DFB激光器波长的电流调谐系数、温度调谐系数以及内部温度误差来源;最后,通过改进B值计算及校正方法,对激光驱动器温度控制误差进行补偿,实现DFB激光器输出波长的精准锁定.实验表明:改善后的激光驱动器较传统激光驱动器的驱动电流绝对误差降低54.5％(±0.005 mA);控制温度绝对误差降低71.4％(±0.01°C);响应时间提高2.98倍(0.067 s/°C);C2H4气体检测系统精度提高17％.研究结果为TDLAS气体检测方法的应用提供了可靠的技术支撑.