[发明专利]使用调制照明波长方法的光声气体传感器

权利要求书

1.一种光声气体传感器(1,2)，其包括：

-单元(20)，所述单元形成声谐振器，所述单元包括气体入口管道、气体出口管道(70)和被称为激光入口的至少一个孔(40)；

-至少一个电泵浦激光源(10)；

-至少一个电声换能器(50)；以及

-电源电路(90)，所述电源电路产生被称为产生电流(31)的脉冲电流，所述产生电流泵浦一个或更多个激光源，并被配置成导致所述一个或更多个激光源以脉冲模式操作，激光脉冲的重复频率比所述单元的谐振频率高至少10倍，优选地100倍，更优选地1000倍，

其特征在于，所述电源电路被配置成进一步产生被称为基极电流(34)的电流，所述基极电流在激光脉冲之间采取非零值，其幅度低于所述激光脉冲(35)期间所述产生电流的幅度，调制所述基极电流的幅度，使得所述一个或更多个激光源向所述单元中发射光辐射，所述光辐射具有围绕中心波长周期性地变化的波长，以便以规则的间隔采取特别适用于激发待检测气体的值，由此，所述光辐射与包含在所述单元中的待检测气体之间的相互作用诱导产生处于所述单元的谐振频率的声波，所述电声换能器被布置成与所述单元中产生的声波接触。

2.如权利要求1所述的气体传感器，其中，所述基极电流的调制是正弦的。

3.如前述权利要求中任一项所述的气体传感器，其中，由所述电源电路产生的基极电流的幅度低于激光发射阈值。

4.如前述权利要求中任一项所述的气体传感器，其中，所述基极电流的调制为PWM类型(PWM表示脉冲宽度调制)或PDM类型(PDM表示脉冲密度调制)。

5.如前述权利要求中任一项所述的气体传感器，其中，调制所述产生电流的幅度，以补偿所述一个或更多个激光器的效率的降低，从而获得恒定的激光强度，所述降低是由所述基极电流加热所述一个或更多个激光器的有源区引起的。

6.如前述权利要求中任一项所述的气体传感器，其中，以等于所述单元的谐振频率的一半的频率周期性地调制所述基极电流。

7.如前述权利要求中任一项所述的气体传感器，其包括具有不同中心波长的多个激光源，所述不同中心波长适用于不同气体的激发。

8.如前述权利要求中任一项所述的气体传感器，其中，所述一个或更多个激光源包括量子级联激光器，所述量子级联激光器发射波长在4微米与10微米之间。

9.如前述权利要求中任一项所述的气体传感器，其中，所述激光脉冲的持续时间短于100ns。

10.一种通过如前述权利要求中任一项所述的光声气体传感器检测气体的方法，其包括：

-一个步骤，在该步骤中，所述电源电路产生所述基极电流和所述产生电流，所述基极电流在每个脉冲之间，所述基极电流的幅度不为零并且低于所述激光脉冲期间所述产生电流的幅度，所述产生电流泵浦所述一个或更多个激光器，所述产生电流被配置成导致所述一个或更多个激光器以脉冲模式操作，所述基极电流的幅度被调制，使得所述激光源或每个所述激光源向形成声谐振器的所述单元中发射光辐射，所述光辐射具有围绕中心波长周期性变化的波长，以便以规则的间隔采取特别适用于激发待检测气体的值，所述产生电流被调制，以补偿所述一个或更多个激光器的效率的降低，从而获得恒定的激光强度，所述降低是由所述基极电流加热所述一个或更多个激光器的有源区引起的；以及

-使用所述传感器的电声换能器检测在气体与激光辐射之间的相互作用期间产生的周期性光声信号的步骤。

11.如前述权利要求所述的方法，其中，激光波长的周期性变化的频率等于所述单元的谐振频率的一半。

12.如权利要求10和11中任一项所述的方法，其中，所述气体传感器包括具有不同中心波长的多个激光源，所述不同中心波长适用于不同气体的激发。

13.如权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个激光源包括量子级联激光器，所述量子级联激光器在4微米与10微米之间发射。