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本文基于DFB半导体激光器的调谐机理,建立了半导体激光器的调谐特性的数学模型,结合实验,给出了激光器调谐特性传递函数,即辐射波长与电流、温度的关系。提出了快速温度调谐的方法并搭建了实验装置,通过给激光二极管组件中的热电制冷器（TEC）施加较大的周期性驱动电流改变激光腔温度实现快速连续调谐。TEC驱动电流为1.5A时,可在小于2.2s调谐时间内实现4nm的波长扫描,改善激光器散热条件等可以拓宽温度扫描范围从而实现更宽的波长扫描。本文提出了在快速温度调谐过程中的波长辨识方法,通过实测负温度系数（NTC）热敏电阻的温度值来预测LD chip的温度值,从而根据激光器的注入电流值和先验的激光器调谐特性实时预测快速调谐时激光器的输出波长。实验证明所述方法有效可行,波长预测的偏差小于10pm。建立了激光器模块（LDM）的等效电路模型,使用PSPICE仿真了不同环境温度下的温度调谐过程,验证了模型及波长补偿方法的适用性。利用宽谱温度调谐TDLAS系统进行了气体检测实验。首先,测得了CO2气体在6320 cm-1 6336 cm-1波段的波长调制光谱的二次谐波（WMS-2f）信号,得到了8个强吸收线和14个弱吸收线的位置,线强、线宽等数据。然后又测得了CO2和CO混合气在6318.5cm-16336 cm-1波段的WMS-2f吸收谱。因此,宽谱TDLAS技术可以用于单一气体的高精度测量和多成分气体的同时检测。本文的创新之处在于提出了一种宽谱快速调谐方法以及调谐过程中激光器辐射波长精确预测方法,可用于调谐激光二极管吸收光谱（TDLAS）技术以及光通信等领域。