基于STM32的半导体激光光源驱动器的设计与实现

为实现半导体激光光源驱动器的工程化,设计了一套低功耗、低成本的实用型光源驱动器。该驱动器以ARM微控制器STM32F103VCT6为核心,以TEC控制器MAX1968为执行器件,配以相应的软件,以模糊PID计算控制量。实验证明,设计的控制器实现了半导体激光器驱动电流和温度的精密控制,温度控制精度可达到±0.03℃,激光输出功率稳定度可达到0.002dB,具有高性价比和高集成度。     

高稳定的铷半导体激光器

激光的光测量技术能用在非接触高精度测量上,如可在固定载物台的位置、确定精密机械加工和微机械开发等领域中利用.在这些应用当中,把激光器作为干涉测长光源要求有绝对波长的保证和高频率稳定性.半导体激光器与He—Ne激光器等气体激光器相比较易于得到“高输出”,具有“小型、轻量、廉价”的特点,但是波长的稳定程度容易受环境温度和输入电流影响,产生非常不稳定工作状态.要补偿这个不稳定性,就得具有稳定的绝对波长,因此,利用原子和分子的吸收线的方法可获得高稳定波长.     

半导体直接输出激光加工系统开发与温度控制策略研究

针对大功率半导体直接输出激光加工系统的应用,本文搭建了由大功率半导体激光器、工控机、机械手运动系统、测温仪和WAGO通讯模块等组成的激光加工系统的硬件平台,提出了大功率半导体激光直接输出加工过程中激光加工温度的控制方法,设计了基于Lab Windows/CVI交互式软件开发环境的PID和模糊控制算法,并且通过现场实验对两种控制算法的各个参数进行了精确整定。整定后的PID和模糊的温度控制效果良好,PID控制的温度峰值时间只有0.45s,最大超调量为3.28%,稳态均方根误差为1.01℃;模糊控制的温度峰值时间为0.93s,最大超调量为1.5%,稳态均方根误差为2.22℃。为了对比两种控制策略的实际控制效果,以设定温度为1 250℃,启动功率为500 W,45#钢基体为实验条件,分别对整定后的PID控制和模糊控制以不同的扫描速度进行激光相变硬化实验,实验发现随着扫描速度的增加,PID控制与模糊控制的稳定性都有所降低,但是在相同扫描速度下,模糊控制的超调量较小,温度控制更稳定。因此模糊控制策略更适合于本控制系统,最终本系统采用模糊控制作为激光加工的温度控制策略。     

小功率高稳定半导体激光电源

半导体激光器是目前应用最为广泛的光学器件之一,其运行质量与驱动电源的性能密切相关。结合相关研究设计了一种小功率高稳定半导体驱动电源,该电源以恒流源驱动芯片HY6340为核心,结合半导体致冷器、温度控制芯片、数字温度传感器、过流过压保护电路对半导体激光器进行可设定温度的恒温控制。分析了主电路和控制电路的工作原理,给出了测试结果,与传统电路相比,电源具有结构简单、性能优异、使用元件少、价格低廉等特点。     

双通道半导体激光电源控制技术

研制了一种808 nm/635 nm双通道半导体激光器驱动电源,主要由恒流源驱动和温控电路两部分组成。通过12位DA的输出电压对两个通道的驱动电流进行控制,808 nm和635 nm通道的电流驱动范围分别为0~3 A和0~1 A,控制精度分别为0.73 m A和0.24 m A。温控电路由温度传感器、差分放大电路、比例积分微分(PID)控制电路和半导体制冷器(TEC)驱动电路组成,采集的温度信号与设定的温度值进行差分放大后通过硬件PID控制驱动TEC进行制冷制热,实现温度控制以保证输出功率和波长的稳定。在室温23℃下进行应用测试(设定工作温度为25℃),10 min内,808 nm通道在2.2A驱动时,功率不稳定度为1.805%;635 nm通道在640 m A驱动时功率不稳定度为1.233%。两个通道的P/I特性曲线线性拟合结果的校正决定系数(Adj.R-Square)都大于0.998。     

基于ARM的半导体激光精确控温系统的研制

针对传统半导体激光器冷却系统体积大、温控精度不高的特点,采用ARM9核心的S3C2410A微处理器配合单总线数字温度传感芯片DS18820,在嵌入式Linux操作系统中采用模糊自整定PID算法对半导体制冷器进行精确控制,实现对半导体激光器中冷却水的恒温控制,保证半导体激光器的稳定工作.采用软件延时的方法,解决了半导体制冷系统在加热和制冷切换过快时制冷器易碎裂的问题.该系统体积小、响应快、使用方便,具有较高的可靠性和稳定性.且可使用直流电源供电.适于车载或机载使用.试验结果验证:该系统可在室温为0～35℃的环境中实现控温范围10～30℃,控温精度±0.1℃.     

15 kW光纤耦合半导体激光淬火光源

针对激光淬火在大型风电轴承生产中的实际需求,研制了一种功率高达15 kW的光纤耦合半导体激光淬火光源。该光源先采用915 nm和976 nm两个波段各8个宏通道冷却技术封装的半导体激光微巴条阵列作为发光单元,进行空间、偏振及波长合束,在光纤芯径为200μm、数值孔径为0.22的光纤中实现了超过800 W的连续输出,电光转换效率整体达到45%以上。再通过19×1光纤合束器对19个800 W模块进行合束,由输出端口光纤直径为1 mm的光纤耦合输出。光束经过由微透镜阵列与聚焦镜复合的加工头,光斑匀化,最终输出了功率大于15 kW、光斑尺寸为165 mm×25 mm的激光束,满足了大型风电主轴轴承滚道面淬火需求。     

ADμC812单片机在灌装控制器中的应用

介绍了灌装控制器的基本原理、方法及AD μ C812单片机的特点.详细论述了基于AD μ C812单片机的灌装控制器的结构、原理、及参量的检测方法.     

大电流窄脉冲半导体激光驱动器的设计

设计了一款基于Marx Bank脉冲发生原理的纳秒脉冲激光驱动器.该驱动器电路由两级电路组成,一级为触发脉冲产生电路,一级为纳秒脉冲生成电路.通过装机、调试,测得所得驱动器的最大峰值电流为12.5 A,半高全宽为1.51 as,重复频率为100 kHz,满足了大幅度纳秒脉冲半导体激光器驱动器的设计要求.     

大功率半导体激光器驱动器的研究与设计

介绍了大功率半导体激光器恒流源的设计方法。该恒流源采用功率MOSFET作电流控制元件,运用负反馈原理稳定输出电流。实际应用表明该恒流源对激光器安全可靠,输出电流的短期稳定度达到1×10-5。     

高功率脉冲二极管激光电源

介绍一种高功率脉冲二极管激光电源。该电源采用达林顿功率模块对信号进行放大，具有高功率、大电流、调节方便等特点，可输出电流峰值１０～１５０Ａ、脉频２５～１０００Ｈｚ、脉宽５０～１０００μｓ范围内连续可调的稳定矩形脉冲，同时以一定的精度显示频率、脉宽、电流峰值。     

高速纳秒脉冲激光器驱动电源的设计

介绍了一种可靠的脉冲激光器驱动电源的设计方法。采用直接调制技术,通过高速场效应管作为开关器件,辅以稳定的外围电路,调制出脉冲宽度小于2ns纳秒的窄脉冲光。     

新型半导体激光器驱动电源

设计了一种经济实用的半导体激光器驱动电源,具有自动电流控制(ACC)和自动功率控制(APC)两种控制方式.ACC控制利用电流采样反馈,从而使电流漂移最小、LD输出稳定性最大.APC 控制利用内接受光二极管,将其监测电流通过反馈网络与设定值比较,形成闭环负反馈控制.设计中采用纯积分环节作为驱动调节器,避免了系统超调和振荡,又由于积分调节器具有滞后特性,利用此特点,实现了激光器的慢启动.温控电路采用比例积分调节器,通过半导体制冷器,使激光器工作在恒温状态下,同时引入积分分离思想,进而抑制积分饱和.实验结果表明,该系统驱动电流的稳定度为满量程的±0.05%,温度稳定度为±0.1℃.     

一种高速大功率半导体脉冲激光电源的设计与仿真

主要分析了影响电容充放电类型高速大功率脉冲电源性能的主要因素 ,并运用SPICE对其特性进行仿真 ,介绍了一种基于高速大功率MOSFET管实现高速大功率半导体脉冲激光电源的方法     

大功率半导体激光器驱动电源的设计

设计一种大功率半导体激光器的驱动电源。恒稳电流范围为 0～ 10 A,稳流精度为 1m A,脉冲输出电流频率为 10 KHz,脉冲电流的占空比为 1∶ 10 ,脉冲电流幅值为 0～ 10 A可调     

小型激光二极管驱动器MAX3934及其应用

概述 MAX3934是美国MAXIM公司新推出的小型激光二极管驱动器,适用于工作在传输速为10.7Gbps的光纤网络中,可用作小型光纤网络的光发射机或分接/复合设备。该产品具有传输速率高、性能稳定,以及调制电流和激光二极管偏置电流可灵活设计等特点。主要特性如下:(1)采用+5V或-5.2V的单电源工作模式;(2)仅需73mAN供给电流;(3)带有集成的补偿网络电路和内部输入端电阻;(4)具有设置激光管偏置电流(可达60mA)端和调制电流(可达80mA)端;(5)仅有低至25ps的输出边沿速度;(6)提供了输出信号极性交换控制端。     

用于SDH STM-4光发射机的4:1复接器和激光驱动器

采用CSMC0.6μm CMOS工艺设计实现了速率为622Mbps的4∶1复接器和激光二极管驱动器电路。4∶1复接器采用树型结构,由3个2∶1复接器组成。激光二极管驱动器电路由两级差分放大器和一级电流开关构成,级间采用源级跟随器隔离。电路芯片尺寸为1.5mm×0.7mm。电路采用单一正5V电压供电,功耗约为900mW。测试结果表明,电路的最高工作速率超过1.25Gbps速率,输出最大电流超过85mA。     

高温环境下高功率半导体激光器驱动电源设计

半导体激光器驱动电源的性能直接影响着激光输出稳定性和激光器寿命。给出40℃高温环境下100w高功率光纤耦合半导体激光器模块的驱动电源设计方法,主要包括：恒流源设计、TEc双向温度控制器及相应的单片机控制器和保护电路设计等。该驱动电源实现了电流输出范围0～45A连续可调,电流控制精度优于1％;控温范围＋15℃～＋35℃,控温精度0．5℃。