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.     

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。     

一种大功率半导体激光器恒温控制系统的设计

介绍了利用高效、大功率H桥驱动集成块DRV592作为热电致冷器的驱动器构成大功率激光二极管恒温致冷系统的方法.该系统温度探测器利用软件实现负温度系数的热敏电阻的非线性校正(在线参数自整定模糊PID控制方法).核心控制器采用MCS-52单片机来实现对系统的精确控制,对电流的控制精度达到毫安级,温度的控制精度可达±0.1℃.     

激光二极管抽运单块Nd∶YAG激光器电源的研制

为了研制一种用于抽运单频单块激光器的LD电源,采用恒流电路对LD进行驱动,并应用软件监测的方法对电流的长期稳定性和故障进行监测和调节.运用模糊和比例-积分-微分(PID)混合控制温度调节算法,具有超调小和控制精度高的优点,并对基本PID算法进行了简化.使用了一个分段取值的参数,在控制范围内使运算速度提高10倍以上.实验结果表明,实现LD驱动电流的稳定度优于2 mA,LD温度长期波动小于0.1℃,激光输出的频率在一定温度范围内连续可调.     

激光二极管抽运单块Nd：YAG激光器电源的研制

为了研制一种用于抽运单频单块激光器的LD电源,采用恒流电路对LD进行驱动,并应用软件监测的方法对电流的长期稳定性和故障进行监测和调节。运用模糊和比例-积分-微分(PID)混合控制温度调节算法,具有超调小和控制精度高的优点,并对基本PID算法进行了简化。使用了一个分段取值的参数,在控制范围内使运算速度提高10倍以上。实验结果表明,实现LD驱动电流的稳定度优于2mA,LD温度长期波动小于0.1℃,激光输出的频率在一定温度范围内连续可调。     

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。     

一种双极性高精度半导体激光器温度控制系统

温度是影响半导体激光器（LD）寿命和输出特性的重要因素之一。为保证LD输出稳定的激光模式和功率,采用以ADC和DAC集成的微处理器芯片C8051F350和具有双极性输出电流的TEC驱动芯片MAX1968为控制核心,以积分分离和变速积分增量式相结合的数字PID算法为运算程序的自动温度控制系统(ATC)控制TEC驱动电流的方向和大小,实现对LD的加热或制冷,使其工作在恒定温度。实验证明,应用该系统,LD在0℃～40℃环境温度范围内能很快稳定在设定温度,且其不确定度为±0.03℃。     

半导体激光器特性测试中温度控制技术的研究

温度特性是影响半导体激光器(LD)特性测试准确性的重要因素,对LD温度控制技术的研究有着重要的意义.在分析了LD的温度特性的基础上,提出了一种高稳定温度控制的设计方案,并从几个方面讨论了保证LD高稳定温度控制和保证温度信号检测、传输精度的方法.实验结果表明,在10℃～40℃范围内温度稳定度为±0.01℃,在25℃时稳定度达到士0.005℃,从而为LD的准确测试提供了有效的保证.此系统稍加改动即能广泛应用于各类LD的控温系统.     

基于单片机控制的高精度TEC温控

提出了一种使用单片机对半导体制冷器（TEC）进行高精度温度控制的方法。通过单片机采集TEC的温度,经过PID运算,发出控制脉冲,由可编程逻辑器件生成H桥的控制波形。通过对电流方向和导通时间的控制,达到对温度控制的目的。     

基于数字反馈控制的Nd:YAG激光器频率稳定技术

频率稳定的激光器在精密计量、高分辨率光谱等许多领域具有重要的应用。使用KTP晶体将Nd:YAG激光器输出的激光(1064nm)倍频到532nm,采用波长调制吸收光谱技术获得吸收峰的一次谐波信号作为鉴频信号,并基于数字比例-积分-微分(PID)反馈控制技术,把倍频后的频率稳定在碘分子B-X态(32-0)带的R(56)吸收峰上,在1h的连续测量时间内,频率漂移幅度小于2MHz,远小于多普勒受限的光谱线宽,频率稳定度达到了10-9量级,整套系统可以实现长时间连续工作。使用的数字PID稳频方案,可以有效抑制激光的长期频率漂移,具有方案简单、易于实现的优点,同时显著降低了较大幅度随机噪声对系统稳定性的影响。     

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℃。     

半导体激光器温度控制电路设计

在对激光器的温度控制理论作了深入研究的基础上,为了使激光器工作时温度恒定,设计了一种新型的温度控制电路,电路中采用了ADN8831作为的核心器件,结合PWM控制方案,完成了包括输入级、补偿环节、输出级、滤波电路和保护及检测电路的硬件电路设计。经过实际连接激光器实验,温度控制精度可达0.01℃。电路具有体积小、效率高、可靠性高、驱动能力强等特点,可以为激光器提供恒定的温度控制。     

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℃。     

高精度半导体激光器驱动电源及温控电路设计

为了解决布里渊光纤传感系统中半导体激光器光源输出功率和波长易受驱动电流和温度影响的问题,设计了一种高精度恒流驱动和温控电路。该电路利用深度负反馈积分电路对激光器驱动电流进行精密的恒流控制,同时采用集成温度控制芯片MAX1978控制半导体制冷片的工作电流,实现对激光器工作温度的精确控制。结果表明,本设计实现了驱动电流0mA~100mA可调,电流控制最大相对误差为0.06%,电流稳定度为0.02%,温度控制最大误差为0.03℃,在温控的条件下,光功率稳定性达到0.5%,最大漂移量为0.005dBm。该设计实现了对电流和温度的有效控制,保证了输出光的稳定性。     

夜视系统用GaAs/GaAlAs半导体激光器

利用改进的液相外延技术生长出了ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ 夜视系统用光源。样品质量达到了设计要求。测量结果表明,样品在１０ Ｋ 下的光荧光谱的峰值波长为９２６ ．２６ ｎｍ 。利用该材料制作的激光二极管,其峰值输出功率达到１５ Ｗ。     

808 nm半导体激光器的温度特性

用波长漂移法测试了808 nm半导体激光器额定功率分别为1 W,2 W,3W的器件在不同的输出功率下的热阻,得到额定功率为1 W的器件在输出功率为1 W时的热阻最小为4.28 K/W,额定功率为2 W的器件在输出功率为2 W时的热阻最小为5.45 K/W,额定功率为3 W的器件在输出功率为3 W时的热阻最小为5.5 K/W。并对额定功率为3 W的器件在不同的占空比下进行了测试,0.5%占空比脉冲条件下温升相当于持续条件下温升的19.6%。并用ANSYS模拟了器件温度随时间的变化,得出脉冲的特点是1 ms温升就能达到稳态的50%,0.1 s就能达到稳态的95%以上。     

具有高特征温度的808 nm大功率半导体激光器

研制出利用液相外延方法生长808 nm InGaAsP/GaAs分别限制单量子阱激光器,其室温连续输出功率达到4 W,室温工作的特征温度达到218 K.     

一种半导体二级管激光稳定控制方法

为了解决电流和温度变化对小功率半导体激光二极管工作性能的影响,提出了一种激光稳定控制方法。通过设计恒流电路稳定激光管工作电流,双层温度控制电路稳定激光管工作温度,使半导体激光二极菅工作在稳定电流、温度的环境下。结果表明：激光管工作稳定,工作电流波动范围在μA量级,工作温度波动范围在10^-2℃量级,达到了设计的要求。     

浪涌对半导体激光器的危害与消除方法

以半导体激光器在两种不同供电条件下的工作寿命为例，阐述了浪涌对半导体激光器的危害，分析了产生浪涌的原因，提出了多种消除浪涌危害的方法，并结合实施电路图说明消除浪涌危害半导体激光器的具体方法，对中大功率半导体激光器的工程应用，具有实用参考价值。