纳秒级脉冲型群红外量子级联激光器驱动电源

由于红外混合气体的检测方法要求电源具有驱动群红外量子级联激光器(QCL)的能力,本文设计并研制了一种新型群QCL驱动电源。为了避免驱动电流多路输出的交叉影响,该电源采用了时分复用控制方案,并结合高速模拟比例-积分(PI)反馈,实现了每一条输出支路电流的独立调节。系统采用脉冲频率调制(PFM)与脉冲宽度调制(PWM)相结合的方法,改善了驱动脉冲的频率及脉宽特性,确保了各支路激光器均工作在最佳状态。利用该驱动电源对中国科学院半导体所研制的中心波长分别为4.8,7.49,7.71和10.7μm的4种QCL进行了驱动测试。结果表明:在长时间(220h)运行中,系统驱动电流长期稳定度为4.62×10-6,线性度为0.029 1%,满足驱动群量子级联激光器的要求,为红外混合气体的检测提供了可靠的保障。     

基于单片机的脉宽可调低频高压脉冲电源

本文介绍了一种基于单片机的脉宽可调低频高压脉冲电源的设计.该电源输出电压的频率和脉宽可由用户自行设定,同时引入单相交流调压模块实现稳压输出,并使其输出电压在10KV～50KV范围内连续可调,利用单片机控制SG3525工作时间形成高压脉冲,并通过单片机的处理实时地将电源输出电压幅值、频率和脉宽显示在液晶屏幕上.     

短电弧机床数控脉冲电源的研制

介绍了短电弧机床数控脉冲调频电源的设计和研制,提出采用两级调制实现电源输出参数（幅值、频率、占空比）的连续可调,并分别阐述了电源主回路、控制系统、保护系统的设计。电源以DC／DC全桥逆变作为一级调制实现输出脉冲幅值的可调．并联斩波电路作为二级调制实现输出脉冲频率和占空比的可调。实验结果证明电源运行可靠、输出特性良好、抗干扰能力强。     

半导体激光器的发展与应用简介

近几年来，激光器得到迅速的发展，类别、品种繁多，性能各异，而且新型器件不断涌现，性能指标不断提高。其中以半导体晶体（二元化合物、三元化合物和元素）作为工作物质的半导体激光器，如砷化爆GaAs、像铝砷、GaAIAs、铜像砷磷InGaAsP、磁化锌ZnS和筛锡铅PhSnTe等40多种化合物，都可以实现受激辐射，输出波长可以从紫外0·33ym，一直扩展到远红外34Pm，输出激光可以是连续的（CW）、准连续（QCW）的和脉冲（Pulse）的。半导体激光器按泵浦方式不同，可以分为注入式激光器、光泵激光器和电子束泵浦激光器。其中注入式激光器是利…     

激光引信方位探测系统中雪崩管自调节驱动电源设计

针对激光引信方位探测系统光学接收机中雪崩光电二级管(APD)工作温度严重影响其电流增益和信噪比的问题,结合APD的工作特性,分析了输出电压自动可调APD驱动电源设计的必要性.通过对高压发生电路建模分析,总结出开关元件导通截止时间与输入输出电压的关系,从而设计了一种以温度传感器和微处理器(MCU)为控制单元的输出电压可自动调节的APD驱动电源.最后对分析与设计进行实验,实验结果表明该设计有效可行,满足激光引信方位探测系统中APD对驱动电源的要求,使其具有高倍的电流增益和大的信噪比,且工作稳定可靠.     

高重频短脉冲输出的增益开关型Nd~(3+)∶YVO_4微片激光器

以直流偏置叠加脉冲电流驱动的半导体激光器(LD)作为抽运源,端面抽运Nd3+∶YVO4平-平腔微片激光器。利用增益开关技术,调节LD驱动电流的幅值、脉宽可改变输出激光的脉宽,改变LD驱动电流的重复频率可改变输出激光的重复频率,实现了单模稳定、可控高重复频率的小型、全固化短脉冲激光器,可作为理想的脉冲激光种子光源,应用于激光测距、激光雷达等领域。     

高重频短脉冲输出的增益开关型Nd^3＋：YVO4微片激光器

以直流偏置叠加脉冲电流驱动的半导体激光器(LD)作为抽运源,端面抽运Nd3+∶YVO4平-平腔微片激光器.利用增益开关技术,调节LD驱动电流的幅值、脉宽可改变输出激光的脉宽,改变LD驱动电流的重复频率可改变输出激光的重复频率,实现了单模稳定、可控高重复频率的小型、全固化短脉冲激光器,可作为理想的脉冲激光种子光源,应用于激光测距、激光雷达等领域.     

多功能微弧氧化电源的研制

介绍一种微弧氧化专用高压电源的硬件组成和软件结构．该电源具有恒流或者恒压两种工作方式，有交流、脉冲和直流波形可供选择，阴、阳极电压幅值均在0～1000V内连续可调，脉冲宽度和频率也在较大的范围内连续可调：该电源还对阴极电压、电流，阳极电压、电流，脉冲宽度和频率进行数字化显示，并可通过上一级计算机对微弧氧化过程中电压和电流随时间的变化情况进行实时监测。     

血液分析仪激光系统的改进设计与应用

激光器广泛应用于通信、光学、医学等领域。针对目前激光系统在血液分析仪中的可靠性和稳定性要求越来越高的问题,提出一种基于FPGA的数字实时可调激光系统的设计方法。该方法充分利用FPGA自由编程优点,结合变阻器AD5160的数字可调特点,设计了稳定可靠的驱动电源电路。实验结果表明,数字可调激光电源供电时,上升时间小于5ms,FPGA控制电阻值稳定,电源模块稳压波形平滑,几乎无毛刺,实测纹波小于50mV。当激光电源断电时,电压缓慢平滑下降且可调,误差完全符合设计要求。目前,该数字可调激光系统已成功应用到五分类血液分析仪中。     

智能变电站中OTDR系统激光脉冲电路的设计及应用

针对智能变电站的光纤通信延时测量问题,对智能变电站中OTDR的工作原理和光源器件进行了研究,分析了激光脉冲频率和脉宽对系统性能的影响。根据激光二极管的发光机理与特点设计出了一套基于STM32控制单元的适合智能变电站中OTDR工作的激光驱动电路,重点分析了驱动电路中的调制电流,考虑了驱动电路对激光器的保护,并利用所设计的激光驱动电路搭建了简易OTDR观察光纤的损耗特性。研究结果表明,该电路可扩大激光脉冲频率和脉宽的调整范围,实现激光脉冲宽度最小可达300 ns,脉冲频率最大为50 KHz,激光发射功率为3 MW;通过实验,验证了光在光纤中的衰减特性,证实了该电路能满足实际智能变电站中OTDR工作所需,具有一定的参考价值。     

用于纳秒级窄脉冲工作的大功率半导体激光器模块

介绍了一种将脉冲半导体激光器发射应用系统中脉冲整形电路、驱动电路、激光器保护电路、激光器集成封装成一个激光器模块的方式。当激光器工作于纳秒级窄脉冲状态下时,激光器封装引腿所产生电抗会使得耦合进激光器的脉冲波形劣化,能量损失。为得到上升时间短,波形半宽窄,峰值功率大的光输出,改进激光器管芯的结构并采用混合光电子集成的方式将驱动电路和激光器管芯封装在一个模块内,使得窄脉冲电信号高效地耦合进半导体管芯。分析验证了改进后的激光器模块的各项输出参数均得到改善。同等条件下,改进后的模块在光脉冲宽度为4.5ns时,峰值功率比单独封装激光器提高6倍多。此激光器模块可以得到宽度7ns左右,峰值光功率176W的光脉冲输出。测试了该模块在脉冲宽度为7ns左右的U-P曲线。     

1470nm大功率半导体激光溶脂仪控制系统设计

为了实现大功率激光溶脂仪安全、稳定的输出,设计了1 470nm大功率半导体激光溶脂的控制系统。对该控制系统所采用的驱动模块、温控模块、主控模块和人机交互模块等进行了研究。首先,采用FPGA实现恒流源的数字控制,功率反馈闭环实现恒功率控制,以提供1 470nm大功率激光器和弱激光红光指示的驱动,单片机负责实现RS232的协议解析。采用数字模拟PID混合控制,根据NTC的反馈对TEC进行驱动实现激光器温度控制。设计了基于ARM Cortex-M3架构的STM32F系列微处理器主控模块和人机交互模块,实现了相关数据的输出显示与存储、触摸屏驱动及响应以及各接口控制。最后,利用MDK平台编写控制软件并对整机控制系统进行联调和测试。实验结果表明:整机输出功率与设置功率的偏差小于2%,安全性能符合国家医用电气安全通用标准的要求。该系统能够满足1 470nm大功率半导体激光溶脂仪的稳定可靠、安全性高、抗干扰能力强等要求。     

高频半导体激光器的驱动设计及稳定性分析

通过系统地分析影响LD稳定性的主要因素,设计出了计算机实时检测反馈、闭环控制、脉冲稳流的高频LD驱动电源。采用抑制浪涌,减小纹波以及加入延时和软启动电路等多项安全设计及措施确保LD工作的安全性。并且采用半导体制冷片,结合计算机实时检测电路对LD工作温度进行精确控制。初步测量得到LD激光稳定输出功率150 W,温度稳定电路的控温精度达到0.2 ℃,激光频宽为6 GHz的实验结果。     

脉冲激光眼科治疗仪控制器设计

文章介绍了医用眼科激光治疗仪控制器的设计。采用半导体泵浦Nd:YAG激光器,激光器有脉冲、连续两种工作方式。工作于脉冲方式时,单片机定时器产生脉冲控制激光器的工作频率;控制器使用数模转换器产生电压信号,驱动功率控制模块来控制激光器的功率;使用彩色触控液晶模组设计人机界面,通过触控屏来选择工作方式和设置工作参数;对关键电路进行了分析说明,给出了程序设计流程图。     

离子风空气加速器的电源设计

针对电压微小波动对离子风空气加速器负载放电特性影响的问题,设计了一款特殊的高压电源.电源的硬件电路设计包括主控制电路、功率场效应管(MOSFET)的驱动和保护电路、采样反馈电路、高压升压电路和多倍压整流电路;软件设计包括主控芯片PIC的系统配置、脉宽调制(PWM)占空比及频率设定、主程序及中断子程序流程图.最后,通过M...     

压电驱动无针注射器脉冲电源设计

针对压电驱动无针注射对电源的需求,设计了与压电无针注射器配套的脉冲电源,该脉冲电源的驱动控制系统由电池提供12V的直流电压,通过Buck与推挽电路级联电路升压后整流滤波输出0～400V直流可调电压,由反馈电路对输出电压进行校正,最后全桥逆变电路实现输出频率与占空比可调,且输出电压在0～400V随占空比的改变成线性变化的瞬时高压脉冲信号。实验结果表明,该脉冲信号稳定可靠,输出纹波在范围0.5%以内,满足了压电驱动无针注射电源需求。     

由级联紫外电光开关控制准分子激光的自发辐射放大

考虑高功率准分子激光系统的自发辐射放大（ASE）会导致主脉冲信号对比度下降,引起波形展宽和畸变,本文开展了级联双电光开关的研究来抑制ASE的产生并提高激光脉冲信号的信号对比度。探讨了电光开关的级联工作模式,分析了影响电光开关削波对比度的因素,进而提出采用级联工作方式来大幅度地提高削波对比度。在单电光开关的基础上,设计了级联电光削波的光路布局。其中,前一级电光开关的检偏器作为后一级的起偏器,电路则采用分立式以避免相互之间的串扰。采用级联双电光开关对低占空比预放大器进行了ASE控制实验。实验结果显示,级联双电光开关的削波对比度达到了104量级,而预放大器的放大输出信号对比度提高到106量级,此结果有利于激光脉冲信号在系统中后续放大级的进一步放大。     

激光喷丸用四轴机器人与脉冲激光器的联动方法

为实现对位置固定的、具有复杂形状表面的构件进行在线激光冲击强化,对四轴机器人和脉冲激光器等组成的激光喷丸系统的联动方法进行了研究。通过分析机器人与激光器之间所支持的通信方式、信号输出和接收方式,分析能够被设备识别的信号接收与发送的要求,提出采用RS232串口通信来实现激光喷丸系统的联动。根据四轴机器人对外进行交流的信号要求,设计出相应的信号转换电路、压降电路、单片机方波产生电路等,并编写出相应的IO接口开关控制程序和RS232串口异步通信程序,开发出相应的硬件电路和联接方法,实现了四轴机器人和脉冲激光器间的信号互动,达到了联动工作的效果。