基于半导体激光器的光谱测量系统

论文摘要

随着半导体激光器技术的迅猛发展和半导体激光器本身性能的不断提高,它在高分辨光谱、激光冷却与原子囚禁、新型量子频标等前沿科学研究方面获得了广泛的应用。 本文主要介绍了以德国Toptica Photonics公司DL100外腔半导体激光器为光源建立的一套较为完整的光谱测量系统,包括波长测量、信号探测以及数据采集等,系统具有较高的分辨率和灵敏度。 首先介绍了DL100激光器的基本情况,着重讨论了如何保证其无跳模扫描的调整方法,同时也介绍了实验获得但操作手册未曾说明的关于该激光器的一些重要参数。 为了得到激光波长的准确数据,本文使用了Buileigh公司的WA-4500波长计,并利用RS232串口把其波长数据传输到主控计算机,完成了串口硬件连接和通信软件编制。 在探测手段上面,提出了使用自动平衡差分检测技术与速度调制技术相结合的测量方法,获得较好的结果,并把平衡差分技术应用到碘分子的热带吸收谱中用作波长的绝对定标,最后还进一步讨论了这种技术的应用特点。 另外,为了控制激光器的扫描和记录实验数据,使用了一块基于ISA总线接口的数据采集卡,完成了接口的制作和实验软件的编程,实现了测量过程的智能化,操作简单、界面友好。 最后,整合了整套的系统进行了实验,获得了较为满意的结果。

论文目录

• 绪论
• 第一章 DL100半导体激光器
• 1.1 DL100半导体激光器介绍
• 1.2 激光器的扫描原理
• 1.3 激光器无跳模扫描的调节
• 第二章 波长测量
• 2.1 波长测量原理
• 2.2 波长计的使用简介
• 2.3 波长数据的串口传输
• 第三章 光电信号的探测和调理
• 3.1 噪声和调制检测
• 3.2 速度（浓度）调制光谱技术
• 3.3 自动平衡差分技术
• 3.4 自动平衡差分速度调制技术
• 3.5 平衡差分技术在碘谱探测中的应用
• 3.6 平衡差分技术应用特性
• 第四章 数据采集与记录
• 4.1 本实验的光谱数据采集系统方案
• 4.2 数据采集卡的硬件结构
• 4.3 采集软件框架
• 4.4 采集软件当中的几个关键问题
• 4.5 软件相关设置说明
• 第五章 实验及讨论
• 5.1 实验装置
• 5.2 实验步骤
• 5.3 实验结果
• 5.4 讨论与总结
• 参考文献
• 致谢