基于FPGA的半导体激光器驱动电源的设计

介绍了一种基于FPGA技术的半导体激光器驱动电源的设计,电源内部采用软硬件相结合的手段,采用FPGA技术来实现数字化控制,并且优化电路设计,增加了整个系统的可靠性,从而使驱动电源具有智能化程度高、抗干扰能力强、温度控制精度高、电源稳定度高、对激光器无损害等优点.     

超低噪声单频可调谐光纤激光器

研制了一款超低噪声单频可调谐高抗振激光器,介绍了它的工作原理和设计方案.该激光器工作波长为1 550 nm,主要由单频激光谐振腔、保偏光纤放大器以及监控反馈光路组成.采用了精密稳定的闭环温控技术,使得激光器的工作温度极其稳定,温度控制分辨率达0.001℃.使用了鉴频部件及配套闭环系统锁定激光器的输出频率和功率,由此不仅保证了波长和功率的稳定性能,而且大大降低了激光器的低频噪声,同时制备的激光器光学膜也有效地提高了激光损伤阈值.与同类激光器的性能相比,设计的光纤激光器可保证功率稳定性优于1％,相对强度噪声优于-130 dBc/Hz;选择不同类型的种子光源谐振腔,激光器的线宽可控制在1～400 kHz.另外,激光器的最大波长调谐范围为3 nm,输出功率可达1W.在频率为1 Hz时,其相位噪声低于10 μrad·Hz-1/2/m OPD;抗振动能力可达到0.1g(g为重力加速度).     

中美合作纳米线激光器研究获进展打破半导体激光器调谐范围世界纪录

不久前,记者从湖南大学获悉,该校微纳技术研究中心教授邹炳锁领衔的纳米光子学小组与美国亚利桑那州立大学教授宁存政领衔的纳米光子学小组合作,将半导体激光芯片调谐范围扩大,成功演示出500nm绿光直至700nm红光,创下一个新的半导体激光器调谐范围的世界纪录,与原来调谐范围最长仅几十纳米相比实现了重大突破。该成果论文已经发表在最近一期国际学术期刊《纳米快报》（Nano Letters）上。     

宏微直线压电电机微驱动机构设计与分析

为了解决宏微驱动直线压电电机微驱动位移较小、对宏动定位误差的补偿能力不足的问题,提出一种宏微驱动钹型直线压电电机。采用钹型复合压电叠堆为驱动单元替换压电陶瓷片组成的压电叠堆,实现轴向位移的一次放大,通过弹性拨齿的柔性铰链结构将钹型压电叠堆输出的微位移二次放大。该电机可在特定的驱动频率、工作电压和相位差下实现振子振动模态下的超声驱动,也可以通过微位移放大机构实现静态变形的微驱动(蠕动)。建立了该直线压电电机的三维有限元模型,利用有限元软件分别对弹性拨齿、钹型压电叠堆和复合振子进行静力学分析和静态优化设计。有限元仿真表明:基于柔性铰链结构的弹性拨齿经过优化后,最小刚度小于钹型压电叠堆的最小刚度;在相同条件下,优化后钹型压电叠堆沿轴向方向的静态变形量比由压电陶瓷片组成的压电叠堆的静态变形量提高了8.45倍;采用基于柔性铰链结构的弹性拨齿和钹型压电叠堆组成的复合振子的拨齿质点沿水平方向的静态位移量比优化前提高了12.1%,大幅提高了微驱动对宏动定位误差的补偿能力,为压电电机微驱动的结构设计及优化提供依据。     

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。     

外驱动双向推力型压电步进精密驱动器研究

提出一种新型的压电直线精密步进驱动器。该驱动器采用步进仿生运动的原理(Pusher),以定子箝位和定子驱动的方式实现动子被动运动。在对驱动器工作原理和机械机构分析的基础上,建立以压电叠堆为驱动元件的直线驱动数学模型,并对其结构进行了有限元分析。这种驱动器采用双向推力的结构原理,实现了在正反向与运动过程中驱动特性的一致。通过实验证明,以这种新型驱动方式构造的驱动器实现了箝位牢固、高频率(40Hz)驱动、高步进速度(240μm/s)、大行程(>25mm)、高分辨率(0.04μm)、大驱动力(47N)等性能,大幅度提高了压电型步进驱动器的驱动性能。该驱动器在精密运动、微操作、光学工程、精密定位等精密工程中有广阔的应用前景。     

压电精密驱动柔性微夹钳设计

为了实现对微纳尺度下物件的精密夹持,建立了柔性微夹钳系统。并对该系统柔性夹钳设计、运动学、动力学和控制方法等进行研究。首先,利用柔性铰链设计方法设计了柔性微夹钳,利用伪刚体法建立了机械的伪刚体模型。接着,以伪刚体模型法建立了系统的运动学模型,即机械放大比和输入刚度等数学模型。然后,利用拉格朗日方法建立了系统的动力学方程,得出系统的自然振动频率。最后,通过ANSYS有限元方法对系统建立的模型进行了仿真分析和验证,此外,利用PID控制算法对微夹钳系统进行实验控制。实验结果表明:跟踪控制结果误差为2.4%;放大比为9.12倍。基本满足微纳尺度下的微夹持工作,其工作精度可达微米级别甚至纳米级别,符合设计要求。     

一种波长可调谐激光器的应用研究

目前市面上没有专门针对密集波分系统的光时域反射仪设备,这给密集波分系统的施工和维护带来了很大的困扰。介绍一种波长可调谐的激光器的波长调节和功率稳定的设计方法,通过激光器内部热敏电阻感应温度,并通过TEC改变电流大小和方向来调谐波长,而功率的稳定则通过注入电流的大小控制。通过以上方法该激光器可以提供数十个测试波长,以此激光器作为光源组成OTDR能很好地解决城域网密集波分复用系统和WDM-PON波分系统的光纤测试和维护的难题。     

可调谐半导体激光吸收光谱技术在脱硝微量氨检测系统中的应用

脱硝主要还原剂氨气的在线检测,是防止氨气对环境二次污染的有效手段。LGA-4500是基于可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)的实时在线分析系统,可提供快速准确可靠的分析数据,是确保烟气排放安全、环保的一种理想分析系统。     

可调谐锁模光纤激光器泵浦的超连续谱光源

为了实现平坦度更好、光谱覆盖可见光波段的超连续谱激光输出,研究了泵浦波长可调谐的全光纤结构超连续谱光纤激光器。设计搭建了一台非线性偏振旋转锁模脉冲光纤激光器,实现了9种中心波长的耗散孤子皮秒脉冲输出,波长调谐范围为1 041~1 076nm;以它作为种子源进行了两级功率放大,并泵浦10m长的光子晶体光纤,在泵浦激光功率为500mW时,得到9种输出光谱特性不同的超连续谱激光,得到当泵浦激光中心波长为1 050nm时,更利于实现光谱范围更宽、平坦度更好、可见光分量更多的超连续谱激光输出。为进一步拓宽超连续谱激光的光谱范围、提升光谱平坦度,将泵浦激光功率提升至1.45 W,最终实现了输出功率为600mW、短波边界为470nm、600~1 700nm内10dB光谱宽度为1 053nm的超连续谱激光输出。     

主动驱动/被动箝位型压电精密步进驱动器研究

提出一种基于直线动子主动驱动和定子被动箝位的新型的压电精密步进驱动器。该驱动器以仿生运动的原理，以压电陶瓷叠堆为动力源，采用双薄壁柔性铰链微变形结构，提高了该驱动器箝位的稳定性和步进旋转的稳定性。通过理论分析和实验研究，深入的揭示了该驱动器的运动特性。     

基于半导体的可调谐太赫兹滤波器研究

太赫兹滤波器在通信、传感、成像等领域有着广泛的应用。提出了一个基于半导体材料砷化镓的周期性微结构可调谐太赫兹滤波器,并对半导体材料的电介质特性以及微结构的太赫兹滤波特性进行模拟研究。提出了基于光栅结构的太赫兹滤波器,用CST软件时域有限差分法(FDTD)进行模拟仿真,0.1~5.0THz频段的太赫兹波垂直入射光栅表面,在225~325K范围内可获得工作频率为0.35~1.51 THz,1.16 THz的滤波带宽,同时保持透过率在85%以上,这对太赫兹滤波器的滤波带宽和透过率的提升具有重大意义。     

基于压电陶瓷的摩擦式微进给机构的设计

采用摩擦驱动工作原理设计了大行程、高分辨率的步进式进给机构,该机构是压电陶瓷驱动的、滚珠丝杠传动并结合空气静压导轨实现微量进给;采用柔性4杆机构设计了压电陶瓷驱动的可调式预压装置;用有限元方法分析了柔性铰链的静态特性;对微进给机构的传动特性进行了详尽分析。     

压电双晶片作为驱动的精密定位机构研究

设计了一种用柔性铰链作为弹性导轨,压电双晶片作为驱动器,结合三角型放大原理实现的精密定位机构,并采用精密电感式微位移传感器（LVDT）进行位移检测。实验表明,该精密定位机构运动范围为0～25μm,定位精度达到15nm。     

高功率可调谐激光器--光学参量振荡器的新进展

本文简要阐述OPO的工作原理,并对最新的几种OPO系统作简单介绍和评述.     

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。     

压电型步进精密旋转驱动器

提出了一种将压电叠堆驱动元件应用到精密旋转驱动器上的研究方案。在对驱动器机械结构及旋转运动工作原理进行分析的基础上,建立了以压电叠堆为驱动元件的旋转驱动数学模型,采用有限元分析软件对机械结构进行了分析,并从旋转运动分辨率、运动稳定性等方面对所设计加工的样机进行了实验研究。实验结果表明设计的结构具有分辨率高、行程大和运行稳定等优点,克服了目前精密驱动机构存在的位移最小分辨率和大行程共存性不好的问题。