基于Tornambe控制器的激光器功率反馈控制研究

为了保证激光器功率反馈控制的高精确参数要求,研究使用Tornambe控制器实现该要求。首先对激光器功率反馈进行简要分析,然后针对指标要求,引入Tornambe控制器并运用Simulink进行仿真研究。最后通过Simulink仿真结果进行对比,表明相对于比例积分微分(PID)控制,Tornambe控制器克服了PID控制器中结构参数变化时最优的控制参数需要动态整定问题,并使得激光器功率反馈控制的精度、抗干扰性和鲁棒性均有一定程度改善。     

基于快速激光恒温区的热电偶时间常数的测量

为了解决热电偶时间常数测试中阶跃温度问题, 采用模糊控制算法反馈控制激光器的输出功率, 设计了一种新的参量自适应模糊比例-积分-微分控制算法的闭环控制系统, 并进行了理论分析和实验验证, 测得某K型热电偶的时间常数为421.1ms。结果表明, 该算法能有效缩短平衡时间和增强控温系统的抗干扰能力。该结果对热电偶的校准研究是有帮助的, 具有一定的工程参考及应用价值。     

高精度半导体激光器温控系统的设计与实现

为了使半导体激光器辐射波长和发光强度的稳定性不受环境温度的影响,设计了一款高精度半导体激光器温控系统。采用AD620和LTC1864芯片设计了温度采集电路,用MAX1968和LTC1655设计了温度控制电路,而用TMS320F2812实现对整个系统的精确控制;提出了自适应模糊比例-积分-微分控制策略并完成了软件实现。在环境温度约15℃时,分别设定25℃和20℃进行试验,温度控制精度达±0.05℃。结果表明,该温控系统响应速度快、稳定性高。     

高精度半导体激光二极管温度控制系统

本文使用通用器件，基于比例－ 积分－ 微分（ Ｐ Ｉ Ｄ） 控制技术精心设计了高精度温度控制系统，系统中的 Ｐ Ｉ Ｄ 调节器和相关的辅助电路以及恒温阱，保证了系统的高精度、高稳定性以及实用性。这些辅助电路包括精密电压源、工作温度点设定电路、积分饱和释放电路和温度调节状态显示电路等。系统设计精度为±１ ｍ Ｋ。实验显示，在长时间（ 大于８ ｈ） 内，系统温漂小于±１０ｍ Ｋ。最后分析了实验误差的来源和改进方法     

TEC 的高精度半导体激光器温控设计

热电制冷器（TEC）作为半导体激光器（LD）的制冷方案,具有体积小、易于控制等优点。但基于TEC 的制冷方案中TEC 的制冷功率和目标散热功率之间需要有良好地匹配关系,否则将会导致制冷不足或者导致功耗过大。根据LD 组件热负载匹配TEC 制冷功率,并通过比例-积分-微分（PID）控制方法实现温控参数的优化设计,实现了基于TEC 的LD 温度控制系统。经实验验证:该系统能够对LD 的工作温度实现控制范围为5℃~41℃、稳态误差小、控制精度为0.05℃的高精度、高稳定性控制,并在高精度的波长测试中得到了很好的应用。     

基于PID方法的自动增益控制

在20 ns低抖动的无线同步脉冲传输的试验中,发现包络检波的解调方法虽可以完成脉冲传输功能,但是由于接收功率的变化,会造成脉冲抖动。采用自动控制理论中比例-积分-微分(PID)控制方法实现自动增益控制,令检波功率趋于稳定,进而减小脉冲抖动。通过仿真验证了本文方法的有效性。     

基于DRV595的激光器恒温控制系统

半导体激光器的输出波长和功率随温度变化而变化,为了确保激光器工作性能,须对其进行恒温控制。采用脉冲宽度调制功率驱动器DRV595驱动半导体制冷器的方法,设计了一种双向大电流输出的高精度温度控制系统。在S域对系统进行了建模分析,搭建经典比例-积分-微分控制器,采用桥式采样电阻,纯硬件电路实现,结构简单,省掉了数字控制器的复杂软件编写。在常温试验中取得了±0.03℃的控制精度,DRV595集成脉冲宽度调制和双向MOSFET,输出电流最大为±4A。双向电流驱动半导体热电制冷器,实现了无死区控制。结果表明,脉冲宽度调制方式驱动和低输出级电阻大大降低了功率耗散。该系统工作稳定、功耗低、控制精度较高,具有实用价值。     

基于PID算法的激光器恒温控制系统的设计

为了提高分布式反馈(DFB)激光器发光波长的控制精度,利用半导体热电制冷器设计了一款用于气体检测的DFB激光器精密温度控制系统.该系统主要包括数字信号处理电路、前向TEC驱动电路和后向温度采集电路构成.采用闭环比例-积分-微分(PID)控制算法,提高系统的控制精度、缩短系统的响应时间.通过使用温度控制系统向中心波长为1600nm的NLK1L5GAAA型可调谐DFB激光器进行了温度控制测试实验.实验数据证实,本装置的温度控制精度为±0.05℃,温度控制范围为5℃至60℃,超调量小于16％,温度恒定时间小于50s.检测水汽连续工作24小时激光器中心波长未发生明显漂移,表明该系统具有良好的稳定性,为DFB激光器在红外气体检测领域的应用提供了性能保障.     

热风回流炉温度控制系统的研究

通过阐述在温度控制中PID的控制原理,以及阐述比例、积分和微分三个参数所起到的不同作用及其相互之间的联系和影响,确定了在回流炉温度控制系统中PID参数的整定方法和注意事项.     

基于模糊PID控制的半导体激光器温控系统

基于模糊控制原理,采用模糊控制与PID控制相结合的模糊控制方法,完成了一种针对半导体激光器温度控制的算法设计。该模糊PID控制算法,能够自适应调节PID的比例、积分和微分系数,从而使半导体制冷器的温度保持恒定。Simulink仿真结果表明,采用该模糊PID控制算法后系统的超调量减少40%,缩短了调节时间,控制效果优于常规PID控制系统。     

A wavelength locking scheme for semiconductor laser systems based on an interpolation algorithm

An interpolation algorithm technique to automatically lock the wavelength of semiconductor laser systems by balancing the temperature and bias current of the laser is demonstrated. The wavelength accuracy is +20 pm in the bias current range of 30-120 mA for typical distributed feedback lasers and electroabsorption modulated lasers. This method is software based and does not require any optical or electrical wavelength locking circuitry.     

基于单片机的半导体激光器应用控制技术

针对半导体激光器(LD)应用领域十分广泛的特点,提出了一种新型LD功率(P)-电流(Ⅰ)-电压(Ⅴ)的自动测试方法.该方案采用华邦51系列单片机(SCM)W78E58BP作为控制核心,实现了高稳定度的LD连续及脉冲驱动、恒流控制及功率、电压采集.LD控制单元中,应用负反馈技术实现注入电流Ⅰf、驱动电压Ⅴf和光功率Po的高稳定控制,电流控制精度为±0.1%;单片机控制电信号的放大、保持和采集,模拟、数字相结合,提高了信号处理的精度.最后,给出了通过RS-232接口对LD进行PIV测试的曲线及相关参数的测试结果,并给出了误差分析.该测试方法已得到广泛应用.     

基于注入锁定法布里-珀罗激光器全光判决的研究

研究了基于双波长注入锁定法布里-珀罗半导体激光器(FP-LD)的全光判决门,及其在失真的10Gbit/s归零(RZ)伪随机 序列(PRBS)全光判决中的应用。首先对双波长注入锁定FP-LD的输出光功率与 注入光功率的功率转移特性进行了实验研究,测试得到“ S”型的功率转移曲线,证明了双波长注入锁定结构具 有对注入信号光进行光判决的能力;合理设置注入 FP-LD信号光的偏振态,及其与最接近的FP-LD 自由振荡纵模之间的频率失谐量,实现了10Gbit/s RZ光信号的全光 判决,并将判决后 的结果通过光示波器进行观测。与注入的失真RZ信号的眼图比较,全光判决后零码噪声得 到抑制,眼图明显张开,从而验证了基于双波长注入锁定 FP-LD的全光判决方案判决高速光信号的可行性以及其在全光 信号处理领域极大的应用价值。     

基于数字滤波的半导体激光器温控系统设计

为了使光收发模块发射光波长稳定,突破现有半导体激光器温控系统大都采用模拟器件实现的常规设计,提出了一种基于数字滤波方式的控制方案,采用数字信号处理方式,以固件形式实现了半导体激光器温度控制。通过理论分析和实验验证,取得了采用该方案的光收发模块在应用温度范围内的发射波长变化数据。结果表明,该系统性能稳定,温度控制精度达0.053℃。     

基于相差识别的半导体激光器温度精密测量与控制

作为干涉测量系统的光源,半导体激光器的工作状 态受温度的影响比较大。当外界的温度发生改变时,激光器的输出波长会发生改变,出现了 干涉条纹不清晰的现象,大大影响了干涉测量。因此温度的控制对干涉的测量显得尤为重要 。对半导体激光器的温度进行精密控制,是半导体激 光器在实际应用中首要考虑的问题。本文利用利用RC滤波电路和热 敏电阻提出了一种不同于常规电桥处理的方法,即基于相差识别的温度传感原理,对半导体 激光器的温度实时控制。利用二阶滤波电路产生了高稳定度的信号源,基于Qu artus Ⅱ开发平台利用Verilog HDL设计了计数模块。负温度系数的热敏电阻器作为温度测 量器件,并和激光器以及TEC组合在一起。半导体制冷器TEC作为控温执行元件,设计了对半 导体激光器进行控制的温度装置,提高干涉条纹的质量。实验表明,不管是升温控制还是降 温控制,系统控制的响应速度比较快,温度被控制在一定温度下,干涉条纹信号稳定。该系 统的温度稳定精度达到0.01℃。     

基于模糊控制理论的交通信号控制算法研究

造成交通拥挤往往突出表现在道路的交叉口处,在综合了模糊控制技术和城市信号交叉口交通信号控制技术基础上,针对多路口交通控制的特征及实际交通状况,对已有模糊控制算法进行了改进,在单路口模糊控制研究的基础上,研究了基于相序优化模糊控制的城市区域交通信号控制系统。此方法不需要建立复杂的交通流模型,对城市交通控制系统实施模糊控制,可以有效地解决交通信号控制过程中复杂性和随机性难题,从而对绿灯信号的调整做出更合理的匹配,提高交叉路口的通行率近20%。     

40 GHz phase shifter based on semiconductor laser

This investigation experimentally demonstrates a 40 GHz phase shifter based on a semiconductor laser. The phase shift is achieved by adjusting the bias current and wavelength detuning. The device has an optical delay of 23 ps and a phase shift of about 331deg.     

基于半导体激光器的脉冲整形技术

论述一种新的激光脉冲整形方法-利用任意形状的整形电脉冲直接驱动半导体激光器,产生与电脉冲形状一致的激光脉冲, 作为高功率激光装置的种子光源。使用GaAs 场效应管作为开关器件,使用超宽带脉冲触发场效应管产生整形电脉冲,引入阻抗渐变微带技术克服了触发脉冲损耗对级联场效应管数量限制,将整形电脉冲脉冲宽度扩展到10 ns。以整形电脉冲直接驱动半导体激光器,可产生脉宽为10 ns,时域调节精度为330 ps 的任意整形激光脉冲。