可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS) 是一种具有高灵敏度、高分辨率和快速响应等特点的气体测量技术,已广泛用于大气痕量气体的测量以及工业有毒有害废气诊断和天然气泄漏检测。分布反馈式(DFB)激光器具有窄线宽和可调谐特性,并且能够精确让输出波长扫描单根气体吸收线,使得TDLAS 技术能实现高灵敏气体浓度检测。介绍了在线式波长调制二次谐波(WMS-SH)气体检测技术,讨论了基于最小二乘法气体浓度反演算法,通过修正式加权滑动平均滤波对浓度信号进行了数字滤波处理,系统实现了不大于1 s的系统响应时间,提高了信噪比和系统的检测灵敏度,并在天然气处理厂实时硫化氢检测中得到了应用。

可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术结合层析成像（CT）算法能实现流场温度、浓度等信息的二维重建测量。为研究层析成像算法对温度场二维重建质量的影响，实现了两种典型重建算法：代数迭代重建算法（ART）和模拟退火（SA）算法。在不同的射线分布和吸收谱线数目情况下，使用两种算法对给定单峰温度场和双峰温度场分别进行重建仿真，比较分析了两种算法的重建结果。仿真结果表明，影响代数迭代重建算法重建质量的主要因素是射线分布，而模拟退火算法则对吸收谱线数较为敏感；对于单峰温度场，代数迭代重建算法重建结果的最大偏差为5.6%，略好于使用6条吸收谱线时模拟退火算法重建结果的6.2%；对于双峰温度场，模拟退火算法重建结果的最大偏差为5.5%，而代数迭代重建算法的最大偏差则高达22%。

以HF气体检测为例，简要介绍了基于数字式控制模块的可调谐半导体激光吸收光谱学方法的工业气体分析技术。为了降低噪声干扰对系统监测的影响，针对工业现场环境，设计完成了集数字信号发生器,数字锁相放大器和数据采集卡与预处理等多重功能的数字式控制模块，替代了先前系统所采用的模拟单板结构和系统转接板等孤立单元。同时，为了降低系统因环境温度变化和其它干扰等因素带来的中心吸收波长漂移对最小二乘法应用的影响，采用信号相关方法实时锁定与调整激光器输出波长在待测气体吸收线中心位置，完成对浓度的实时计算。测试结果证明采用数字控制模块和数字处理方法在系统体积、成本以及灵敏度、稳定性和降低信号畸变等方面都对仪器的整体性能有较大的改善。

调制光栅Y分支(MG-Y)可调谐半导体激光器能够实现宽波长范围的快速调谐,有望成为光纤传感应用中最有发展前景的光源之一。为了满足光纤传感应用中对于精细波长准连续调谐的需求,提出了一种基于样条插值的MG-Y型激光器的自动化测试技术。该方案充分利用了MG-Y激光器的调谐特性,通过左、右光栅反射区电流的粗扫描获取覆盖40 nm范围的平滑的调谐路径。将每一条路径内的左右光栅反射区电流组合对应的线性调谐段进行去重拼接后,可实现目标波长的快速插值检索。通过对半导体光放大器的电流和相位区电流的双重校准,实现了激光器在不同输出波长下的平坦功率。利用该技术构建了覆盖1527~1567 nm、波长间隔为8 pm的波长-电流查找表。该查找表的电流调谐路径平滑,功率波动小于0.2 dBm,可用于需要进行快速光谱采集的光纤传感应用中。