用于半导体激光器的温控电路设计

针对半导体激光器(LD)出光稳定的应用要求,设计了一种有效的温度控制电路.电路基于单片热电制冷控制芯片ADN8830,采用闭环负反馈结构,使用恒流源测温电路代替普通H桥式测温电路,解决了非线性误差问题,通过比例积分微分(PID)补偿电路产生控制信号,驱动热电制冷器(TEC),实现了对LD工作温度的高精度控制.通过测试,LD工作温度在1 min内达到设定温度,30 min内.在25℃的工作温度下稳定度达±0.2℃.结果表明:该电路能快速、有效地控制TEC工作,达到稳定LD工作温度的目的.     

大功率半导体激光器驱动电源及温控系统设计

为了解决大功率半导体激光器的输出波长和功率的稳定性问题,设计了一套大功率激光器恒流驱动电源及温控系统。利用深度负反馈电路实现对激光器驱动电流的恒流控制,采用硬件比例-积分（Proportional-Integral,PI）温控电路结合恒流驱动,控制半导体制冷器（Thermoelectric Cooler,TEC）的工作电流,实现激光器工作温度的精确控制。所设计的驱动电源可实现输出电流0~12.5 A连续可调,同时具有电流检测、过流保护、晶体管-晶体管逻辑（Transistor-Transistor Logic,TTL）信号调制等功能。所设计的温控系统的控制精度可达到0.05℃,同时设定温度连续可调,温度可实时监测。实验结果表明该设计能够保证稳定的电流输出和温度控制,满足大功率激光器的使用要求。     

用于量子密钥分发的半导体激光器温控系统

由于量子密钥分发(quantum key distribution,QKD)系统对光源的稳定性要求极高,尤其是激光器发出光的波长和光强的稳定性,直接影响了系统的成码率。由此,针对分布反馈式(distributed feedback,DFB)激光器的温度特性,设计一种有效的温度控制系统。系统以 FPGA 为控制核心,采用增量式PID算法,对DFB激光器的工作温度进行实时监控。采用热电制冷控制芯片MAX8520作为半导体制冷器(thermoelectric cooler,TEC)的驱动芯片。利用集成于DFB激光器内部的负温度系数(negative temperature coefficient,NTC)热敏电阻构成温度采集模块,组成闭环负反馈结构。通过实验测试,温度控制精度可达±0.03 ℃,波长漂移可控制在0.01 nm以内。该温控系统具有电路体积小、效率高和可靠性高等特点,可为激光器提供稳定的温度控制,以保证QKD系统的光源波长的稳定性。     

半导体DFB激光器的自动温度控制

阐述了半导体热电制冷器（TEC）的工作原理,分析了线性驱动和脉冲宽度调制（PWM）驱动TEC的原理以及各自的特点,对Linear公司的热电制冷器控制芯片LTC1923作了介绍,讨论了基于LTC1923的半导体分布反馈式（DFB）激光器自动温度控制电路,并对实验和实际应用的结果进行了分析,给出了实测数据和波形。实验结果表明激光器中心波长变化范围为±5pm,对应管芯温度变化±0．05℃,说明温控电路可以有效地对激光器的工作温度进行控制。     

基于TMS320F2812的半导体激光器温度控制

介绍了一种基于数字信号处理器的半导体激光器PWM温度控制系统,给出了一种采用比较放大的热电制冷器驱动电路.能避免MOSFET桥的直通短路.在数字控制系统中,采用32位TMS320F2812芯片作为控制核心,通过其GPIOA0口从数字式温度传感器DS18820中读取半导体激光器的工作温度.使用事件管理器输出的PWM信号来控制热电制冷器工作.针对半导体激光器对温度稳定性的要求,利用DSP强大的运算能力,采用参数自整定的模糊PID算法实现系统的温度控制.在实验室环境下.采用载波频率为50 kHz的PWM控制,系统在2 min内成功将半导体激光器的工作温度稳定在25.0±0.1℃,且超调量不大于0.5℃.实验结果证明:采用DSP技术,能更好地实现算法的控制效果.提高系统控制的精确度和稳定度;采用比较放大的TEC驱动电路,能有效解决传统驱动电路的"死区"问题.     

DPSSL激光器的高精度温控电路设计与实现

针对温度变化对于DPSSL激光器工作波长及稳定性的影响问题,提出了一种基于TEC和专用控制芯片LTC1923的温控方案,设计了温控电路及其保护电路,实现了DPSSL工作温度的精确控制。首先分析了DPSSL温控指标需求和TEC热电制冷原理,阐述了温控系统组成及原理;然后详细介绍了温控电路及其保护电路的设计,讨论了防电磁干扰措施及注意事项;最后针对某型DPSSL激光器负载,测试了温控系统的稳态误差、超调量等指标;实验数据显示,该温控系统稳态误差小,控制精度达±0.01℃,能保证DPSSL高稳定性工作。     

采用模拟PID控制的DFB激光器温度控制系统研制

以红外分布反馈激光器激发光源为核心的检测装置中,分布反馈激光器发光波长的控制精度及稳定性直接决定检测装置测量准确性。为此研发了一种采用模拟PID控制的分布反馈激光器温度控制系统。该系统采用模拟比例-积分-微分温度前向控制模块和温度实时后向采集模块达到控制温度的目的。温度控制实验中采用激射中心波长为2 049 nm的分布反馈激光器,结果表明,系统温度控制稳定性为0.05℃,稳定时间小于30 s。同时,利用所研制的温度控制系统对上述可调谐DFB激光器做了光谱测试实验,结果表明,当激光器驱动电流固定时,激光器激射波长与其工作温度呈线性关系。     

LTC1923在DWDM激光器温控电路中的应用

对Linear公司最新推出的高效热电制冷器（TEC）控制芯片LTC1923做了介绍，该芯片采用固定频率，电压模式进行温度控制，主控制回路采用比较放大和PWM控制，并为激光器提供了保护功能。还介绍了应用该芯片设计的DWDM激光器温度控制电路，给出了实测数据和波形。     

一种TEC温度控制模块的电路设计与仿真

为满足半导体激光器温度控制的要求,采用单个lm224放大器及若干电子元器件设计了一种高精度TEC温度控制电路,介绍了激光器温度控制模块的系统组成及工作原理,详细分析了TEC控制电路结构,采用pspice软件对电路做了仿真分析,建立了仿真模型并且介绍了仿真方法,仿真结果及实际测试表明此模块能够保证激光器稳定工作,控制精度为±0.1℃.该模块易于集成,工作温度范围宽且成本低廉,适用于多数半导体激光器中使用.     

大功率蓝光固体激光器的温控设计

蓝光固体激光器目前在很多领域有广泛的应用。为了解决平凹腔蓝光固体激光器晶体在工作中因热效应问题产生的影响,针对激光的增益介质Nd:YAG晶体和用以倍频的LBO晶体,采用半导体制冷器(TEC)准确控制其工作时的温度。采用MCS51单片机作为微处理器,DS18B20温度传感芯片采集温度信号,运算放大器及大功率达林顿管组成功率驱动电路驱动半导体制冷器,PID算法根据实时采集的温度调节TEC的工作电压,采用AD芯片对输出给TEC的电压进行采样监控。整个系统在实验过程中,经PID参数调试取得了满意的控制效果。     

基于STM32的高精度温度控制系统设计

设计一种使用STM32单片机来控制半导体制冷器TEC实现高稳定度、高精度温度控制系统,整个温度控制系统主要包括:STM32单片机最小系统、温度控制模块、温度控制串口上位机、PID算法、TEC等。通过对温度控制模块进行改良,来降低开关损耗,提升电路的工作效率以及可靠性,同时将积分分离PID算法改进为变速积分PID算法,实现稳定、高精度的温度控制。     

LD组件温度稳定性设计

为了研究热电致冷器模块对半导体激光器温度控制系统稳定性的影响,采用模拟比例-积分-微分(PID)网络作为系统的控制器,通过对PID控制网络的调整,优化了热电致冷模块的响应,并根据调整后的PID控制网络及各组成部分的特性建立系统的数学模型,分析了系统对单位阶跃输入的稳态误差和稳定性。经仿真比较,结果表明,优化后的系统具有很好的瞬态特性和稳定性。     

一种双极性高精度半导体激光器温度控制系统

温度是影响半导体激光器（LD）寿命和输出特性的重要因素之一。为保证LD输出稳定的激光模式和功率,采用以ADC和DAC集成的微处理器芯片C8051F350和具有双极性输出电流的TEC驱动芯片MAX1968为控制核心,以积分分离和变速积分增量式相结合的数字PID算法为运算程序的自动温度控制系统(ATC)控制TEC驱动电流的方向和大小,实现对LD的加热或制冷,使其工作在恒定温度。实验证明,应用该系统,LD在0℃～40℃环境温度范围内能很快稳定在设定温度,且其不确定度为±0.03℃。     

基于MAX1968的半导体激光电源设计

作为激光器重要组成部分的激光器电源,其输出不仅要求大电流、低电压、高稳定度,而且工作脉冲频率较高(可达50 MHz)。针对此目标,设计了一种个将5 V、4 A转换为2.4 V、3.3 A恒流输出的激光器电源输出转换电路,为激光器提供稳定的电流,并通过TTL控制电路使输出频率可调。除此之外,笔者本文还讨论了一种半导体激光温度控制电路的设计方案,采用高集成、高性价比和高效率开关型驱动芯片MAX1968实现热电致冷驱动电路,能够实时监视和控制激光器温度,以稳定激光器的输出功率和波长。     

激光二极管抽运单块Nd∶YAG激光器电源的研制

为了研制一种用于抽运单频单块激光器的LD电源,采用恒流电路对LD进行驱动,并应用软件监测的方法对电流的长期稳定性和故障进行监测和调节.运用模糊和比例-积分-微分(PID)混合控制温度调节算法,具有超调小和控制精度高的优点,并对基本PID算法进行了简化.使用了一个分段取值的参数,在控制范围内使运算速度提高10倍以上.实验结果表明,实现LD驱动电流的稳定度优于2 mA,LD温度长期波动小于0.1℃,激光输出的频率在一定温度范围内连续可调.     

高精度DPSS倍频激光器数字温控系统的设计

温度影响着典型的小型化半导体泵浦固态（DPSS）倍频激光器输出模式和激光功率。为获得稳定的倍频激光横模和输出功率,应用温度传感器、ADC和DAC集成的微处理器芯片,以及半导体致冷器（TEC）,设计开发了高精度DPSS倍频激光器数字温控系统。其结构紧凑、使用方便,温度不稳定度可达±0．05℃。通过改进PID算法的程序控制,避免了积分饱和,同时也加快了系统恒温的速度。