氩离子激光器单片机控制系统的研制

介绍腔外棱镜选频大功率氩离子激光器的自动控制系统的研制,步进电机通过机械传动机的调节选频棱镜的角度实现输出光波长的转换;通过调节激光器工作电流实现输出光功率控制。在单片机控制下,利用位置敏感器件（ＰＳＤ）及光功率采样装置提供的信号,实现了棱镜最佳位置的自动搜索与光功率的反馈调节,实际运行表明,该系统调速速度快,运行安全可靠,真正实现了氩离子激光器的自动调节。     

一种基于温控半导体激光波长扫描的光纤瓦斯测量系统

设计了一种基于温控半导体激光波长扫描的光纤煤矿瓦斯测量系统,通过改变中心波长1653 nm半导体分布式反馈( DFB)激光器的工作温度来扫描半导体DFB激光器的输出波长,在5 nm波长扫描范围内,存在明显的瓦斯气体吸收峰。半导体DFB激光器输出的光注入被测气体室,气体室的输出光携带有瓦斯气体浓度信息,用光电探测器将光信号转化为电信号,再由A/D采集卡采集到信号处理系统,通过对有吸收峰位置的光功率和无吸收峰位置的光功率进行比较,则可计算出瓦斯浓度。该传感系统采用80 mA恒流源驱动半导体DFB激光器,使其输出光强保持不变,其结构简单、灵敏度高。     

一种GaN FET的窄脉冲激光器驱动电源系统设计

针对半导体激光器驱动电路在低纳秒级对激光光脉冲调节困难的问题,研究了一种基于GaN高速半导体器件的半导体激光器的驱动方案,可实现激光光脉冲的宽度、高重复频率的高精度调节;在设计上,利用FPGA门电路现场可编辑、低功耗等特点,基于Xilinx Zynq平台搭建前置时序产生电路,输出时序信号;设计储能电路,通过驱动氮化镓场效应晶体管(GaN FET)作为开关控制储能回路,最终实现激光光脉冲低纳秒级的精密调节;经过实验验证和分析,该驱动电路能稳定输出脉冲宽度3~200 ns可调、重复频率0~1 MHz可调、峰值功率超过70 w、上升沿时间小于5 ns的激光光脉冲信号。     

分布式反馈(DFB)激光器的调控

本文主要介绍了分布式反馈激光器及如何解决激光器功率衰减的补偿，对其进行控制，从而保证有一个稳定的光功率输出。     

基于LabVIEW的CO激光器控制系统

针对液氮冷却的低温流动式可调谐CO激光器运行操作过程复杂、激光输出功率稳定性控制困难的问题,设计了CO激光器的计算机测量与控制系统,实现了CO激光器的自动运行控制;该系统采用了基于LabVIEW软件平台的多任务并行程序,结合虚拟仪器技术实现了对流动式CO激光器系统的真空度、4种工作气体的流量、2路放电电流和电压的实时监测与控制,以及对激光器运行波长的调谐和扫描控制;运行实验结果表明,激光器输出特性重复性好,功率稳定性优于1%.     

一种改进的激光多普勒测量光纤光路

为了解决传统激光多普勒差频测量光路存在的光功率损耗大、参考光功率不可控等问题,在传统激光多普勒光路中增加了光纤环形器,设计了一个全光纤激光多普勒差频测量光路,并分析计算了传统光路和改进光路中各光纤无源器件的光功率损耗和整体光路中光的利用率。通过搭建激光多普勒测量系统,采用两种光路对音叉振动进行测量,设计了两种光路的对比性试验;采用光功率计实测了两种光路的输出光功率,进而计算出其光利用率;同时,采用数字示波器实时观测两种光路光电探测器输出的多普勒频移信号波形,并从信号幅值、信号对比度和信噪比等方面进行了分析计算。试验结果表明:分析计算结果和实测结果相吻合,改进的激光多普勒测量光路提高了光的利用率;可通过不同分光比的光纤耦合分束器来控制参考光光功率,使得输出的多普勒频移信号幅值增大,信号信噪比和对比度都有所提高。     

基于Matlab的激光器稳频控制系统仿真与研究

在全反射棱镜式激光陀螺中,环形激光器的稳频精度直接影响陀螺的工作精度.依据控制系统理论,建立了棱镜式激光陀螺稳频控制系统传递函数.用实验测试的方法,建立了环形激光器在稳频控制系统中等效数学模型,通过理论分析和MATLAB仿真,能准确地评估激光陀螺的稳频控制系统的性能,为系统设计提供了理论依据,提高了陀螺性能和调试效率.     

带有双路TEC温控的功率可调DFB激光器驱动电源设计与实现

DFB激光器泵浦对环境温度十分敏感,为减小环境温度及泵浦发热温度变化对激光器输出造成的影响,提出了一种带有双路TEC温控的功率可调DFB激光器驱动电源。该电源以STM32为控制核心,对激光器光源和晶体内部温度采集与控制的双路温控系统进行研究,使激光器工作温度恒定。通过压控恒流源,连续调节DFB激光器功率。试验结果表明,该驱动电源相比传统方式,体积小、电流精度高、温度稳定性好,应用前景广阔。     

基于SG3525的半桥式激光电源设计

介绍了一种半桥式激光电源的设计,并对其工作原理进行了论述。该激光器基于PWM控制芯片SG3525,采用恒频脉宽调制控制方式,自动调整输出功率得到稳定的电源输出。对脉冲变压器隔离驱动电路进行了详细设计,并设计了过流保护电路以及虚假过流诊断电路。该电源结构简单,运行稳定性好,有效降低了成本。     

基于LabVIEW的激光功率远程检测系统

设计了一种基于Lab VIEW虚拟仪器技术的激光功率远程检测系统.本测量系统使用了DH-JG2型光功率计、美国NI公司的USB6008数据采集卡、PC机、惠普laser Jet 1020 Plus打印机,实现激光功率数据采集、数据存储、数据分析以及生成测试报告等功能.然而由于激光器输出激光功率存在不稳定性,现有的设备无法及时地将激光器的异常工作状态反馈给检测人员进行处理.为了解决这个问题,本系统通过TCP协议及使用移动客户端来实现远程控制的功能,以达到实时处理的效果.本检测系统已成功应用于连续激光器的光功率检测之中.测试表明:该设计可获得良好的实时检测和控制效果,可操作性强,具有广阔的应用前景.     

半导体激光针灸治疗仪的研制

介绍由单片机控制的使用半导体激光器作照射光源的针灸治疗仪的软硬件设计。该仪器在使用中可实现光功率、温度及时间的控制。另外简要介绍了光纤输出系统的光学设计     

一款功率调节射频放大器设计

本论文设计一款具有功率自动调节功能的射频放大器,可用于UHF频段的接收设备中。该放大器可根据输出的射频功率自动调节反馈,以实现固定范围内的功率输出,是一款低功耗、低成本且抗干扰能力强的高效放大器。     

变速恒频风力发电系统矩阵式变换器的建模与仿真

研究在变速恒频风力发电系统中的功率变换器必须具有功率双向流动的能力.为满足上述要求采,用矩阵式变换器能同时提供正弦的输入电流和输出电压,输入电流可调节为超前、滞后或同相于输入电压,输出电压可实现幅值、频率和网侧功率因数的独立控制.从等效交-直-交变换器的空间矢量调制方法出发,按照交-交直接变换控制方式实现了对矩阵式变换器建模和运行控制规律研究.仿真结果表明矩阵式变换器具有优良的输入输出特性,证明了仿真模型的正确性和可行性,为今后的实用化莫定了基础.     

CW-CO激光器微机控制与数据处理系统

本文以连续波一氧化碳(CW-CO)激光器为对象,完成了控制线路的设计与组装。通过TRS80与M5206的数据通信对激光信号、光声信号进行采样,并组成数据文件,同时开发了若干数据处理程序。经调节谐振腔反射镜的偏移来实现激光谱线的搜索和优化。这些功能的实现为开展高精度自动光谱分析奠定了基础。     

基于Wi-Fi通讯的大功率光功率计的研制

介绍了一种基于Wi-Fi无线通信技术的大功率光功率计的设计原理和实现方法。该光功率计以STM32为微控制器,采用热电堆探测器实现热电转换。它不但能通过ESP8266Wi-Fi模块支持与上位机实现无线通信,并且同时支持USB通信模式。该系统可以在0.19μm～15.0μm波长范围内实现100 m W～100 W激光功率的连续自动量程切换测量。该光功率计还具备了通过脉冲宽度调制(PWM)与0～5 V模拟信号电压输出方式去反馈控制激光器输出强度,以及外触发功能。测试结果表明,该光功率计不但可以很好地满足工程应用中大功率激光器输出功率的检测与控制,并且实现了基于Wi-Fi无线通信方式的移动式测量。     

基于改进的PID算法的光模块设计和实现

讨论了基于100G可调谐激光器光模块的设计与实现,简单介绍了MCU中各个模块功能。主要的技术涉及TEC控制、波长锁定、波长调谐和功率补偿等。通过分析传统的位置式PID算法,改良PID算法并使用该算法实现波长锁定,这样可以防止在系统调整过程中,因调整量过冲而发生的波长漂移甚至失锁。     

串口通信在激光器监控系统中的应用

随着光纤激光器广泛应用与快速发展,市场竞争与成本控制不断加强,其光电系统的控制与保护成为光纤激光应用的关键;为实现激光器的智能化控制和预报警保护,降低生产和维护成本,详细介绍了激光器监控系统的软、硬件设计及其测试结果;通过Visual Basic编写USB转RS232的串口通讯软件,以STM32F407ZG单片机为核心设计了激光器功率驱动、故障保护、数据采集等硬件电路,完成PC端上位机软件对光纤激光器功率的控制(0～100％),实现对光纤激光器泵源温度、工作电流、工作状态等数据的实时采集和监测;根据对300 W光纤激光器输岀功率进行测试,可得到系统光光转换效率高达70.53％;同时经过72 h整机老化后,根据测试结果可得到激光器功率输出稳定度高达96.6％.设计已广泛应用于切割、焊接、精密打孔、3D雕刻等工业加工领域的实际生产中.     

基于FPGA的可调谐激光器控制电路设计

可调谐激光器是光纤光栅解调系统中最主要的部件之一,其输出波长和功率的稳定性影响整个解调系统的性能;文中对MG-Y可调谐激光器的调谐原理进行了分析,设计了一种基于FPGA的可调谐激光器控制电路;使用温度控制芯片ADN8834对MG-Y激光器进行温度控制,通过改变电流源的输出电流,控制激光器的输出波长;利用光谱分析仪采集激光器的输出波长,并对激光器的输出波长进行标定,制作“波长-电流”查询表;FPGA通过调用“波长-电流”查询表,实现激光器的波长在1527~1567 nm范围内以20 pm间隔连续线性扫描。同时搭建光纤布拉格光栅解调系统,验证了可调谐激光器解调光纤光栅中心波长的可行性。     

基于光纤供能的气体传感系统设计

设计并搭建了一套基于光纤供能技术的气体传感系统,可以实现300m外的环境CO气体浓度的采集及显示。本系统采用808nm激光器产生的激光通过105μm芯径的多模光纤传输到GaAs 光伏电池,光伏电池将其转化为电能,并通过电源管理模块为气体传感器模块和光发送模块供电。气体传感器模块采用STM32芯片控制传感器ZE07-CO,以采集CO气体浓度数据,光发送模块将数据通过光纤传回基站。最后在基站完成数据的显示和分析。为确保系统正常工作,激光器输出的最低光功率为 1113.4mW,而经过300m光纤后到达光伏电池的光功率为758mW,此时光伏电池输出的最大电功率约为235mW,即光伏电池的最大光电转换效率为31%,经过电源管理模块后实际输出电功率为195mW,即电源管理模块的效率为83%,系统总效率为25.7%,数据传输率为 28.8kbyte/s。     

基于双模糊控制的智能窗帘电机速控锁光算法

本文针对智能窗帘控制系统在实际使用过程中的抗干扰性和鲁棒性要求, 在传统PID调节的基础上, 设计了一种用于智能窗帘系统自动锁光的双模糊控制算法, 通过对直流电机输入电压和输出转速的双重模糊控制, 系统能够依据室内光照强度自动、稳定、快速的控制窗帘开合, 进而完成室内光照强度的精准调节, 实现智能窗帘系统的锁光控制. 通过Matlab中的Simulink和模糊控制器模块建立该系统的数学模型, 以验证双模糊控制算法的可行性. 实验结果表明, 该算法可依据区域光照条件的改变实时调整电机的转速与转向, 具有调节时间短、灵敏度高、精确度高等特点, 能够完成通过窗帘调节室内光照强度的最佳控制.