大功率半导体激光器高精度温控系统研究

为了减小温度对半导体激光器输出光波长和功率稳定性的影响,设计了由恒流模块驱动半导体制冷器,通过改变恒流模块的电流来控制半导体制冷器的制冷量,利用分段积分的比例-积分-微分控制算法,选择最优控制参量,实现大功率半导体激光器的精密温控系统。系统包括高精度测温电路、控制核心DSP F28335、半导体制冷器控制电路、人机交互及通信模块。在5℃~26℃环境下对系统进行测试,实现50W大功率半导体激光器的恒温控制,温控范围为15℃~45℃,温控精度达到0.02℃。结果表明,该系统温控范围广,控制精度高,满足大功率半导体激光器的温控要求。     

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。     

一种小型化半导体激光器温控电路的设计

为了满足激光器小型化的需求,设计了一种小尺寸的半导体激光器温度控制电路。电路采用内置半桥的DC-DC转换芯片SY8368AQQC作为半导体制冷器的驱动,采用STM32F302K8U6作为主控芯片,内置PID算法。最终实现了电路的小型化,尺寸可以做到30 mm×30 mm,同时也能达到理想的控制效果。实验结果表明,该电路的温度控制精度可以到±0.1℃。     

半导体激光器可靠性评估系统设计

介绍了一种基于单片机控制的可预置工作电流值、工作温度值的半导体激光器可靠性评估系统的软、硬件设计方法.该方法以89C51单片机为核心部件,通过闭环反馈控制系统对工作电流、工作温度进行比较、调整,提高系统精度.该可靠性评估系统可实时显示工作电流及工作温度值.     

基于半导体激光器高精度恒温系统设计

为了在宽温环境中保证半导体激光器能够稳定地输出功率和波长,针对半导体激光器体积小、重量轻及对温度稳定性要求高等特点,在采用负温度系数热敏电阻作为温度传感器并对其输出信号进行处理的基础上,设计了基于微控制单元的半导体激光器温度控制系统,并在软件上采用了直接比例积分微分算法等方法。通过微控制单元调整输出调制信号脉宽和幅值,从而改变半导体致冷器的驱动电流的大小和方向,并进行了相应理论分析和实验验证,可知半导体激光器工作温度稳定在25℃左右,且温度稳定精度为±0.1℃。结果表明,该高精度温度控制系统在宽温环境中控制精度高、响应速率快,优于其它同类产品。     

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。     

飞速发展的半导体激光器

评述半导体激光器的发展动态, 包括应变量子阱激光器、垂直腔面发射激光器、可见光激光器、增益耦台型分布反馈激光器及高功率激光器列阵等。     

半导体激光器驱动电路及温控系统设计

半导体激光器(LD)应用越来越广泛,但是激光器对工作环境要求非常苛刻,为保证激光器正常工作,设计了激光器驱动电路及温控系统,通过电流负反馈设计高稳定性的恒流源电路,实现了 0.5％的高稳定度电流输出, 延时电路实现电路延时500ｍｓ启动,有效防止电流浪涌可能对激光器产生的危害,利用继电器设计出保护电路?实现电路过流保护,基于 MAX1978设计的温度控制系统可以实现高精度的温度控制,并可达到温控范围连续可调,温度波动范围低于 0.08℃。     

半导体激光器的高精度温控仪

温度对半导体激光器的特性有很大的影响.在要求半导体激光器输出波长稳定的情况下,必须对其温度进行高精度的控制。本文利用高信噪比的运算放大器和普通的负温度系数温度传感器及半导体致冷器做控温元件,研制了一种用于半导体激光器温度控制的高精度温控仪,控制精度可达±0.05℃.     

大功率半导体激光器驱动电源及温控系统设计

为了解决大功率半导体激光器的输出波长和功率的稳定性问题,设计了一套大功率激光器恒流驱动电源及温控系统。利用深度负反馈电路实现对激光器驱动电流的恒流控制,采用硬件比例-积分（Proportional-Integral,PI）温控电路结合恒流驱动,控制半导体制冷器（Thermoelectric Cooler,TEC）的工作电流,实现激光器工作温度的精确控制。所设计的驱动电源可实现输出电流0~12.5 A连续可调,同时具有电流检测、过流保护、晶体管-晶体管逻辑（Transistor-Transistor Logic,TTL）信号调制等功能。所设计的温控系统的控制精度可达到0.05℃,同时设定温度连续可调,温度可实时监测。实验结果表明该设计能够保证稳定的电流输出和温度控制,满足大功率激光器的使用要求。     

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。     

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。     

基于RGB数字滤光的CCD激光熔覆测温系统的标定

为提高基于彩色CCD比色测温的激光熔覆测温系 统的精度和测温范围,提出了基于RGB数字滤 光的温度标定方法。采用MIKON M390高温标准黑体炉,每隔50℃采 集不同参数下黑体炉辐射图像,在 1000～1800℃的测温范 围内对彩色CCD相机采用比色测温法进行温度标定。提出将发射率归结到待定系 数K值中,并基于最小二乘法建立K与灰度比之间的一一对应关系,减小发射率 误差;提出先用外搭载 RGB分色窄带滤光片进行图像采集和分色滤光处理,然后建立分色滤光后灰度与无分色滤光 灰度之间的映 射关系,对无RGB分色滤光片的灰度值进行数字滤光,实现光谱响应带宽的误 差校正。本文方法将系统最 大测温误差缩小至38.6℃,将原测温范围扩大近300℃。实验结果表明,基于RGB数字软滤波方法的彩 色CCD测温标定方法,简单实用、精度较高,可以较大程度提高测温范围。     

基于DSP的激光标记数字控制系统设计

为了设计激光标记数字振镜控制系统,采用数字信号处理器芯片作为数字控制板的主处理器,使用具有高传输速率和支持热插拔的通用串行总线进行上位机与数字控制板的通信;标记图形的数据处理算法由具有高速运算能力的数字信号处理器完成,复杂可编程逻辑器件芯片完成控制信号的时序控制和输出,使用传送差分信号的RS-485总线进行控制系统与数字振镜和激光器的通信,根据理论分析和参量模拟,得到了对数字振镜的转动角度和激光器功率的高精度控制。结果表明,该系统可以实现实时、高速、高精度的激光标记。     

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。     

半导体激光器加速寿命测试系统研制

介绍了半导体激光器(LD)加速寿命测试的理论依据,给出了寿命测试的数学模型,并据此研制了新型LD寿命测试系统。该系统在密封抽真空充氮环境下,通过采集恒功工作LD的工作电流随时间变化的信息及所处环境的温度,绘制出LD的老化曲线,即恒功条件下的“I-t曲线”,然后推断LD的使用寿命。     

一种高精度激光器温控电路的设计

为了保持光收发模块发射光波长的稳定,采用半导体热电制冷器对模块中激光器温度进行控制的方法,设计了以热电制冷器为核心的具有高采样精度和快速响应速度的温度控制电路,并进行了理论分析和实验验证,取得了使用本电路的样品模块在应用温度范围内的发射波长变化数据。结果表明,优化后的热电制冷器温控电路具有良好的性能,能够快速准确地控制激光器温度,将发射光波长的变化精确锁定在20pm范围之内。设计完全满足实际应用要求。     

大功率半导体激光器温度控制系统的设计

光电应用领域对温度控制的精确性和稳定性有很高的要求。本文基于C8051F021单片机,改进PID控制算法,设计了大功率半导体激光器温度控制系统,解决了传统大功率半导体激光器温控系统控温时间长、精度低、稳定性差等问题。实验结果表明：其控温精度可达±0.1 ℃。     

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。