大功率半导体激光器应用的若干问题研究

主要致力于探索半导体激光及其泵浦的固体激光器在实际应用中的推广，具体包括：半导体激光的热稳定、波长稳定性及功率稳定性；激光二极管列阵多光束组合式光学耦合系统；端面泵浦各向异性介质的热效应模型；半导体泵浦的输出损耗电光调制的多功能激光技术。     

用于半导体激光器的大电流纳秒级窄脉冲驱动电路

根据脉冲式半导体激光器对功率、脉宽、上升沿的要求,同时考虑电脉冲的注入便于测试激光器的各种性能,提出了一种以金属氧化物半导体场效应晶体(MOSFET)为开关器件,以雪崩晶体管为驱动器,可产生大电流、窄脉宽、陡上升沿脉冲的激光器驱动电路。讨论了预触发脉冲宽度和雪崩晶体管输出负载对MOSFET输出脉冲在幅度和波形上的影响以及如何通过调整耦合电阻来控制脉冲的"下冲"和振荡。实验结果表明:在0~200V供电电压下,该电路在1Ω电阻上产生了从0A到148A,具有陡上升/下降沿的10ns级电脉冲。通过调整电路参数,可输出脉冲宽度窄至8.6ns,幅度达到124A的电脉冲。该驱动电路满足了脉冲式半导体激光器的工作要求和对器件测试的要求。     

低噪声半导体激光器驱动电源的研制

根据半导体激光器的工作特性,研制了一台低噪声、高稳定度半导体激光器的驱动电流源。该电流源特点具有慢启动电路和过流保护电路,提高了半导体激光器抗冲击能力和工作稳定性。     

控制半导体激光器的高稳定度数字化驱动电源的设计

以TMS320F28335为控制核心,设计了一种用于驱动半导体激光器的数控电流源。电源的外围电路包括指示灯模块、语音模块、LCD模块以及键盘控制模块。语音与指示灯模块负责系统工作状态提示,LCD负责显示实际电流以及目标电流,键盘模块负责电源的启动、关闭、电流设置、电流步进等操作。电路设计中利用深度负反馈原理来提高系统的稳定度,设计了双MOS管进一步减小漏电流引起的偏差(小于0.5%),优化了电压—电流线性度;软件设计中采用了PID算法缩短了系统的动态平衡时间;系统具有完备的保护措施,如防上电/断电冲击保护电路、延时软启动电路、过流保护电路以及纹波抑制电路,保证了激光器稳定可靠地工作。在激光器的驱动测试过程中,激光器工作状态稳定,中心波长未出现漂移,驱动电流无毛刺出现。     

大功率半导体激光器电源的研究

本文设计了一套半导体激光器电源,介绍了实用半导体激光器电源的设计和研制,并在介绍的过程中讨论了半导体激光器由于电源及其相关设备而引起的损坏的原因以及防范方式。     

大功率半导体激光器老化系统设计

本文介绍了一种可供60支器件同时老化的大功率半导体激光器老化系统,可对每支参加老化器件的工作电流、工作电压、输出光功率等参数进行定时采集,并对热沉温度、冷却循环水的流量、水压进行实时监测,具有功能完备、可靠性高的优点,可供大功率激光器的研制和应用单位推广使用。     

带有保护功能的半导体激光器稳流源

介绍一种半导体激光器专用电源的设计,此电源电路可有效防止电源开关过程中电流的瞬时冲击对激光器的损坏,并能在供电过程中使电流达到相当稳定的幅值,从而在对半导体激光器供电的同时达到有效的保护激光器的目的。     

一种自适应激光电源的设计

本文介绍了一种自适应激光电源的设计。该电源基于电压源加大功率场效应管结构,采用小注入电流下检测负载电压的方法调整电压源电压,可最大限度提高电源效率,并降低系统散热量。该电源输出电压可在大范围内自适应,可通用于半导体单管激光器及其阵列。     

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。     

激光二极管群并联驱动电源的研制

介绍一种单片机控制的激光二极管群并联驱动电源，系统包括可调恒流源、过流保护电路、光功率采样与放大电路等部分，结合硬件及软件，实现了激光二极管群的可靠保护与光功率的稳定、准确输出，并且使这若干个激光管互不影响。     

分布反馈激光器驱动与波长扫描模块设计

分布反馈(DFB)激光器被广泛用于气体、水质的开放光程监测,其驱动的稳定性和波长扫描的精确性是影响监测系统性能的主要因素.为提高监测系统性能,通过分析分布反馈激光器的工作原理,研究高稳定驱动和高精度波长扫描方法,设计了驱动和波长扫描电路.以5 Hz的锯齿波作为扫描信号,以5 kHz的正弦波作为调制信号,用叠加的信号作为驱动芯片MAX3669的输入信号,获得了良好的实验效果.实验的成功,为提高整个开放光程气体监测系统的精度奠定了基础.     

半导体激光器恒功率控制技术

利用半导体激光器工作原理设计一种恒功率控制电路，并结合半导体激光器的结构特点和温度特性，深入讨论了恒功率控制技术，给出了其测试结果。     

基于整群抽样和支持向量回归模型的高功率半导体激光器剩余使用寿命预测

剩余使用寿命（RUL）预测是高功率半导体激光器在各种环境应力作用下可靠性评估的核心问题。在实际应用中,现有支持向量回归（SVR）方法均侧重于保证所训练模型的回归曲线的整体误差最小,以追求方法的泛化性,这往往造成关键预警阶段特别是临近故障失效前的预测结果不理想,不能可靠地支持维护决策。提出了一种基于整群抽样的SVR模型训练方法,对测试样本后期观测数据进行多次整群抽样后用于SVR模型测试,SVR模型中的参数使得SVR模型对训练样本的后期数据拟合得更好。实例分析验证了该方法的有效性和稳健性,研究结果表明,所提方法的预测性能和实用价值优于现有几种代表性的小样本分析方法。     

一种数控功率和调制的可视激光驱动器

介绍了一种监测平均光功率的数控功率和调制的可视激光驱动器。     

基于恒流源激励的远距离高精度电子秤

介绍基于恒流源激励的远距离高精度电子秤，这种电子秤克服了基于恒压源激励的电子秤在远距离传榆信号时，信号不稳定而造成的精度下降问题，同时实践证明基于恒流源激励的电子秤在温度系数上也低于基于恒压源的电子秤。