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目前,一氧化碳有毒气体的检测大多采用激光光谱检测技术,此技术主要采用具有窄线宽、高灵敏度、快响应速度等优势的量子级联激光器作为光源,并且光源的输出特性严重影响气体检测系统的检测精度。而建立量子级联激光器等效电路模型及设计性能优异的驱动电源能够优化器件并改善其输出特性,因此研究量子级联激光器能级建模及驱动电源有重要意义。针对CO气体检测系统的光源—量子级联激光器,本文开展了两方面的研究。一、通过分析量子级联激光器的能级结构、跃迁方式和工作机理建立了新型量子级联激光器二能级模型。此模型考虑了自发辐射对器件输出特性的影响,与传统的等效电路模型相比,不仅成功简化了模型,而且弥补了传统二能级等效电路模型的缺陷。本文利用OrCAD PSpice平台分析了等效电路模型直流、瞬态、交流等情况,并分析了影响器件输出P-I特性和延迟特性的因素,最后验证并对比了三种不同波长（5μm、9μm、103μm）量子级联激光器的P-I特性和延迟特性。成功建立的器件等效电路模型,既有助于优化器件结构,又有助于设计驱动电源系统。二、针对中科院提供的4.76μm波长的量子级联激光器设计了一款驱动电源,主要包括线性软启动电源模块、信号发生模块、恒流源模块、限流保护模块、通信与显示模块。电源的驱动电流范围为0-1A,可以实现激光器调制/扫描功能以及限流保护功能,并且可以与上位机进行实时通信,实现对激光器驱动电流的实时监测和数据储存。实验表明,此款驱动电源的设定电流与激光器实际工作电流的最大误差为0.44mA（在0-1A内）,模数转换器采集电压的最大误差在±1.8mV以内,电源在驱动不同负载（1-10Ω）时的电流稳定度为6.0×10-5,长时间（40h）电流稳定度为3.7×10-5,此款驱动电源满足量子级联激光器的驱动要求。最后将驱动电源成功的应用在CO气体检测系统中,结合光学系统、配气系统并利用锁相放大器得出一次谐波和二次谐波与气体浓度的关系曲线,通过线性拟合得到它们的拟合优度分别为0.996和0.993（CO浓度在10-100ppm内）。本文创新点:1、成功建立了新型二能级量子级联激光器等效电路模型,此模型考虑了自发辐射对激光器输出特性的影响,并且在不影响其性能的前提下实现了模型的简化。2、研制了一款便携式、低成本、保护功能完善（软启动保护、限流保护、反向保护等）的中红外量子级联激光器驱动电源,并成功应用于CO气体检测系统中。此产品在满足驱动需求的情况下,其成本仅为商用仪器价格的1/101/100。