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調制類方案有外調制和內調制兩種，外調制方案通過在半導體激光器外使用電光調制器等來實現激光頻率的調制，內調制方案則通過直接改變半導體激光器的注入工作電流來實現激光頻率的調制。由于使用的方便性，內調制方案得到更為廣泛的應用，下面簡單描述其測量原理。

在激光頻率掃描過氣體吸收譜線的同時，以一較高頻率正弦調制激光工作電流來調制激光頻率，瞬時激光頻率可表示為式中，（t）表示激光頻率的低頻掃描；a是正弦調制產生的頻率變化幅度；w為正弦調制頻率。透射光強可以被表達為下述Fourier級數的形式。

諧波分量可以使用相敏探測器（PSD）來檢測。調制光譜技術通過高頻調制來顯著降低激光光器噪聲（1/f噪聲）對測量的影響，同時可以通過給PSD設置較大的時間常數來獲得很窄帶寬的帶通濾波器，從而有效壓縮噪聲帶寬。因此，調制光譜技術可以獲得較好的檢測靈敏度。

激光氧分析儀基于（TDLAS）可調諧激光光譜技術，其原理是激光束吸收目標氣體，當激光的波長與被測氣體分子的波長一致時，激光束的能量會被吸收，利用探測器得到經被測氣體吸收后的激光強度，得到氣體吸收光譜，通過對光譜的分析可以得到被測氣體濃度，激光光譜不受背景氣體中酸性和堿性氣體影響，測量光腔室的耐腐性的特點，很多復雜環境測量氧含量測量提供低成本設備。