利用位置式数字PID 算法提高DFB 激光器驱动电源稳定性

由于分布反馈式(DFB)激光器输出光功率受其激射电流的影响,为了保证其稳定的光功率输出,研制了基于位移式数字PID算法的高稳定性DFB激光器驱动电源。在硬件设计方面,该驱动电源主要由控制器模块、恒流源模块和保护电路模块组成。采用模拟PI深度负反馈环节有效地提高了驱动电流的稳定性。在软件方面,采用位置式数字PID算法,消除了实际驱动电流值与理论值之间的微小差异。利用该驱动电源,对中心波长为1 563.01 nm的DFB激光器做了驱动测试。实验表明,长期稳定性(220 h)优于410-5,中心波长未出现漂移,为其在红外气体检测中提供了优越性能保障。     

用于近红外气体检测的高稳定性DFB激光器驱动电源设计

以TMS320LF28335数字信号处理芯片为核心控制器,开发出用于近红外气体检测的高稳定性DFB激光器驱动电源。在硬件电路设计方面,采用双重电压反馈控制方案,实现微小电流误差和高稳定电流输出。同时具有慢启动、过流保护和静电保护功能。在软件设计方面,引入数字PID控制算法,进一步消除了驱动电流误差。实验采用激射波长为1.742 μm的DFB激光器作为被驱动对象,DFB激光器驱动电源输出线性度优于99.97%,长期稳定度为4×10-5,具有很强的实用价值。     

基于DSP的DFB激光器驱动电源设计

为了满足痕量气体检测系统对高精度激光器驱动电源的需求,基于DSP的高速运算性能,通过内环模拟反馈与外环PID控制算法相结合的双反馈模式来达到精确控制激光器驱动电流的目的,设计了一种基于DSP的 DFB 激光器驱动电源。以中心波长为1651 nm 的 DFB 激光器进行驱动性能测试,线性度达到99.996%。连续50小时不间断工作,驱动电流的波动幅度仅有0.004mA,为DFB激光器在痕量气体浓度检测方向提供了有力保障。     

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。     

一种用于激光清洗的多支路微秒级激光器驱动电源及控制技术的研究

在激光清洗技术中,为了解决采用单一激光器清洗效果不佳的问题,本文研制了一种多支路微秒级激光器驱动电源。在硬件方面,该驱动电源采用时分复用控制技术,使各支路的驱动电流在时间上错开,达到互不影响的效果。在软件方面,对MOSFET传输特性数据进行分段拟合,提升了驱动电流线性度。通过性能测试实验表明,驱动电流线性度优于99.97%,长期稳定度优于4×10-5,具备驱动四种不同波长的中红外量子级联激光器的能力。最后,利用其对腐蚀的镀锌钢材料进行清洗测试,基本达到除锈的效果,验证其在实际应用的可行性。     

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.     

用于多组分红外气体检测的多支路QCL驱动电源

为了使激光器电源具备驱动群量子级联激光器(QCL)的能力,研制了一种新型多支路QCL驱动电源。在硬件方面,该驱动电源采用时分复用控制技术,使各支路的驱动电流在时间上错开,达到互不影响的效果。在软件方面,对MOSFET传输特性数据进行分段拟合,提升了驱动电流线性度。实验结果表明,驱动电流线性度优于99.97%,长期稳定度优于4×10^-5。最后,利用该电源对4种不同波长的中红外QCL进行驱动试验,发光光谱正常,证明该驱动电源在实际应用中的可行性。     

用于SERF原子磁力仪的DFB激光器温度控制系统

由于分布反馈式（DFB）激光器的工作温度会影响其激射波长,降低无自旋交换弛豫（SERF）原子磁力仪的磁场测量灵敏度,以TMS320LF2812为核心控制器,采用数字比例-积分-微分（PID）控制技术,设计并研制了一种高精度、高稳定性DFB激光器温度控制系统。在硬件电路设计方面,由温度控制前向通路和温度采集后向通路组成,构成完整的闭环温度控制结构。软件设计中,采用Ziegler-Nichols工程整定方法,实现对P、I和D三个参数的整定。以中心波长为852 nm的DFB激光器为被控对象,利用该温度控制系统对其进行了温度控制实验。实验结果表明:系统的有效控温范围为5～60℃,控温精度为0.02℃,稳定时间为20 s。并且在长时间（220 min）测试中,DFB激光器工作温度稳定性优于7.910-4（RMS）,为其在SERF原子磁力仪的实用化方面提供了性能保障。     

基于FPGA的DFB激光器驱动电路的设计与仿真

为了提高DFB激光器驱动电路的可靠性和稳定性,设计了一款基于波长调制光谱技术的DFB激光器驱动电路。压控恒流源电路能够完成对激光器的恒流驱动以及其波长的粗调。利用FPGA生成直接频率合成器产生幅值为5V,频率为20kHz的正弦信号和频率为20Hz的三角信号,其可以对激光器的波长进行调制和扫描,进而实现对激光器的波长进行精确调谐。然后利用QuartusII软件对激光器的驱动电路进行了仿真。最后,对激光器驱动电路进行了模拟实验,结果表明输出电流与输入电压成线性关系,输出的电流与负载无关,达到了预期的设计目标。     

采用模拟PID控制的DFB激光器温度控制系统研制

以红外分布反馈激光器激发光源为核心的检测装置中,分布反馈激光器发光波长的控制精度及稳定性直接决定检测装置测量准确性。为此研发了一种采用模拟PID控制的分布反馈激光器温度控制系统。该系统采用模拟比例-积分-微分温度前向控制模块和温度实时后向采集模块达到控制温度的目的。温度控制实验中采用激射中心波长为2 049 nm的分布反馈激光器,结果表明,系统温度控制稳定性为0.05℃,稳定时间小于30 s。同时,利用所研制的温度控制系统对上述可调谐DFB激光器做了光谱测试实验,结果表明,当激光器驱动电流固定时,激光器激射波长与其工作温度呈线性关系。     

用于红外气体检测的高稳定性DFB激光器驱动电源

为了满足红外气体检测对高性能激光器驱动电源的要求,文中采用PID控制算法,设计并研制了一款高稳定的DFB激光器驱动电源。其硬件主要包括信号产生模块、压控恒流源模块、电路保护模块,具备输出电流保护功能。信号产生模块主要通过DDS产生正弦波,再通过比较器产生方波,同时采用DA转换技术实现直流波、三角波、锯齿波的输出。控制方案上采用PID算法,通过深度负反馈控制,实现高稳定电流输出。利用此驱动电源对中心波长为1 563.09 nm的DFB激光器进行驱动实验。结果表明,所研制的驱动电源具有输出波形类型、幅度和频率三者数控可调的功能,电流幅度范围为0~1 A;正弦、方波频率范围为1 Hz~1 MHz,三角、锯齿、直流波频率范围为1 Hz~100 Hz,频率分辨率为1 Hz;输出电流线性度为99.93%,长时间输出电流稳定度为0.019 7%。     

可调谐激光器波长控制

文章介绍了可调谐激光器的波长调节及稳定控制的设计方法,并通过试验验证了其可行性.该设计由温度控制、偏置电流控制及锁波电路3部分组成,温度控制粗调波长,偏置电流控制微调波长,而锁波电路主要是针对外界温度发生变化时提供反馈.它适用于温度控制型分布反馈式 (DFB)可调谐激光器的外围电路设计.     

半导体DFB激光器的自动温度控制

阐述了半导体热电制冷器（TEC）的工作原理,分析了线性驱动和脉冲宽度调制（PWM）驱动TEC的原理以及各自的特点,对Linear公司的热电制冷器控制芯片LTC1923作了介绍,讨论了基于LTC1923的半导体分布反馈式（DFB）激光器自动温度控制电路,并对实验和实际应用的结果进行了分析,给出了实测数据和波形。实验结果表明激光器中心波长变化范围为±5pm,对应管芯温度变化±0．05℃,说明温控电路可以有效地对激光器的工作温度进行控制。     

DFB LD在光声气体检测系统中的应用研究

针对选用分布反馈激光二极管(DFB LD)作为激励光源的光声气体检测系统,首先分析了温度和注入电流对激光稳定性(包括激射波长和输出光功率)的影响.然后提出了一种蝶形封装的DFB LD在光声甲烷检测系统中的应用方案.实验结果表明,该方案的温控系统和波长调制驱动模式可以产生稳定可靠的光声信号,具有一定的参考价值.最后根据现...     

微型激光推动无人机的高精度QCL驱动器设计

为了能够利用激光烧蚀原理驱动微型无人机,设计了量子级联激光器(QCL)驱动器。其主要包括电压产生模块、内环反馈恒流源模块、外环反馈模块、保护电路等。本QCL驱动器能够产生高精度的注入电流,且注入电流与驱动电压线性度达到99.93%。利用本驱动器对中心波数为2083 cm-1的QCL激光器进行驱动测试,QCL激光器输出功率可达到130 mW。结果表明,本驱动器可用于微型无人机。     

分布式反馈激光器调制特性研究

为了深入了解分布式反馈激光器（DFB）的发光机理与调制特性,通过理论分析和实验对DFB的调谐特性进行了研究。得到FITEL和JDS Uniphase两款激光器调制电流与输出中心波长的对应关系和两种确定系数不同的拟合方程,证明了这两款DFB激光器在实际应用中存在非线性关系。结果表明,FITELFRL15DCWD-A82激光器的3dB带宽与驱动电流幅值关系为3.715pm/mA;该调制结果优化了该激光器的可用相干长度,并验证了驱动信号频率变化不影响3dB光谱宽度。对DFB激光器低频调制特性的定量分析结果可为相干检测系统驱动电路设计提供实验依据。     

DFB半导体激光器自注入锁定失稳因素分析

分布反馈(Distributed Feedback, DFB)半导体激光器具有体积小、成本低和工艺成熟等优势,但兆赫兹量级的线宽使其应用范围受限。采用环形谐振器对其进行自注入锁定,可将线宽压窄到千赫兹量级,但仍存在锁定不稳定的问题。文章采用四只不同的环形谐振器对DFB半导体激光器进行自注入锁定,通过实验监测自注入锁定时多个端口的光功率、偏振态和光波长的变化,揭示影响DFB半导体激光器自注入锁定稳定性的因素有谐振模式跳变、偏振态跳变,以及外界温度和振动引起的锁定环路的相位变化,且使用不同类型的环形谐振器进行锁定时,主导的影响因素不同。控制这些影响因素可以改善DFB半导体激光器自注入锁定的稳定性,使DFB半导体激光器自注入锁定技术有更好的应用效果。     

一种高稳定连续可调半导体激光器驱动源

在连续变量相干光系统中,半导体激光器工作的稳定与否直接影响着检测结果。注入电流和工作温度是影响半导体激光器工作稳定的主要因素。因此激光器的驱动电源应是长时间、高稳定的恒流源,且带有恒温控制。采用电流串联负反馈技术,对控制量进行闭环控制,可实现高稳定和低纹波系数的驱动电流源,具有恒流特性好、纹波小、抗干扰能力强等优点。并采用自动温度控制电路对半导体激光器进行恒温控制,从而保证输出功率稳定,同时还采用了一系列的保护措施,实现半导体激光器的可靠运行。该系统采用单片机为主机,检测电路异常和控制保护电路,选择电压参数送入数字电压表显示,具有保护电路完善、操作直观的特点。