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VOCs(挥发性有机物)是大气污染的重要前体物,对环境及人体健康都有着严重的危害。当前,我国的VOCs排放量日趋增加,大规模无组织排放不断加剧,在重化工污染区开展VOCs的空间立体探测,对实现VOCs排放的有效管控显得尤为重要。差分吸收激光雷达是获得气体空间浓度廓线的重要手段,由于大多数VOCs气体的吸收谱线均位于中红外波段,本论文开展了以可实现中红外波段探测的量子级联激光器为探测光源、以差分吸收激光雷达为探测手段的VOCs浓度廓线探测技术研究,重点研究了量子级联激光器的驱动技术,并对差分吸收激光雷达的V()Cs探测性能进行了初步的分析,论文的主要工作有:(1)分析了大气对激光光束的散射及吸收特性,基于差分吸收激光雷达探测理论,推演了气体浓度反演方法,并分析了影响探测性能的相关因素。设计了基于双量子级联激光器的差分吸收激光雷达系统方案,研究了开放光程条件下吸收谱线展宽对探测性能的影响。(2)根据量子级联激光器电子速率方程和光子速率方程构建了等效电路模型,基于PSpice软件对该电路模型的直流、暂态和交流特性进行了仿真研究,构建了激光器输出波长、功率与温度、注入电流之间的模型关系,为后续的量子级联激光器选型及驱动设计奠定基础。(3)设计了通过控制注入电流和温度来实现量子级联激光器波长精细调节的驱动方案。为了防止电流过冲、电源噪声对量子级联激光器的不利影响,首先设计了高精度直流稳压电源和电流软启动电路;注入电流控制电路由双DDS信号产生电路、放大及加法电路、电压-电流转换电路和过流保护电路组成,可实现低频三角信号叠加高频正弦信号的电流扫描;温度控制电路主要由温度控制器LTC1923和TEC组成,可实现0.3℃的温控精度。实际搭建了量子级联激光器驱动电路,编写了以C8051F020为核心控制器的驱动程序,可实现量子级联激光器的驱动需求。(4)开展了以VOCs中典型气体—甲醛和苯为例的差分吸收激光雷达系统探测性能仿真研究,依据开放光程空间立体探测气体吸收谱线的选择原则,基于甲醛和苯气体的吸收光谱及干扰气体的可能影响,优选了甲醛和苯气体的差分吸收探测波长,并按照大气真实组分对差分吸收激光雷达的探测距离和探测极限进行了仿真研究。结果表明所设计的双量子级联激光器差分吸收激光雷达系统能实现580米以内、1ppm左右的甲醛气体和600米以内、1ppm左右的苯气体浓度廓线的探测,能在一定程度实现重化工污染区甲醛和苯气体的空间浓度探测。本文开展的VOCs差分吸收激光雷达的量子级联激光器驱动技术及探测性能研究,对VOCs的空间立体探测技术进行了初步的探索,将为我国VOCs排放的有效管控奠定技术基础。