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。     

高精度激光温控系统设计

针对大功率半导体激光器精确温控较为困难的问题,提出了一种高精度温控系统的设计方法。该系统采用数字PID控制以及细分温度区间的方法,实现了精确温控。在对某大功率激光器的试验中,在高低温环境下,温控精度可以达到±2℃。试验结果表明,该系统温控精度高,加热/制冷效率高,为大功率半导体激光器的温度控制提供了一种良好的解决方案。     

基于MSP430F449的半导体激光器温控系统设计

为了改善传统的半导体激光器温度控制系统体积大、噪音大且精度有限等缺点,研制开发了一种基于MSP430F449单片机与DS18B20数字温度传感器的半导体激光器温控系统。结合PID控制算法,利用PWM脉宽调制,控制热电制冷器的驱动电流,实现对激光器的恒温控制。实验表明,该系统温控精度优于±0.1℃,能够为半导体激光器提供稳定的温度环境。     

面向远程控制的半导体纳米激光器驱动电路设计与实现

设计了一种用于面向远程控制的半导体纳米激光器驱动电路,并对其输出特性进行测试.设计的半导体纳米激光器恒流驱动电路硬件包括上电慢启动模块、恒流模块、过流保护模块三个模块,采用恒电流模式对激光器进行控制,确保其输出恒定光功率.整个电路由慢启动电路进行供电,电路属于电流串联负反馈电路,正向输入端与滑动变阻器连接.温控电路核心...     

基于TEC的大功率LD恒温控制系统的研究

TEC存在功率有限、制冷效率低的问题,在用于大功率半导体激光器的温度控制时,常常无法达到所需的制冷效果.通过理论研究、软件仿真和实验验证,总结和提出了根据LD热负载选择TEC的理论依据和方法,以及与之匹配的大功率散热结构的设计优化准则.经实验验证,根据此原则设计的温控系统可在环境温度-40～55℃时,对30 W的LD实现恒温控制,温控范围20～40℃,温控精度0.5℃,实验结果表明此方法可以提高系统的整体效率,在设计大功率半导体激光器温控系统时具有一定的参考价值.     

全固态单频绿光激光器高精度数字温度控制系统的研究

研制开发了一种基于TMS320F28069嵌入式DSP控制模板的高精度数字温度控制系统,该系统结合变速积分PID控制算法,利用高分辨率脉宽调制(HRPWM)技术,控制热电制冷器(TEC)的驱动电流。针对热敏电阻在高温和低温时温度系数的区别,采用了不同方式的温度检测电路。该系统同时含有三路独立的常温控温模块,在10℃~40℃温控精度为±0.0045℃,一路高温控温模块,在120℃~160℃温控精度为±0.005℃。将该系统用于控制全固态连续单频绿光激光器,在输出功率高达11.07 W时功率波动仅为±0.33%。     

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℃.     

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。     

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。     

DS18B20在大功率激光二极管恒温制冷系统中的应用

本文介绍了利用数字式温度传感器 ＤＳ１８Ｂ２０构造大功率激光二极管恒温制冷系统的方法．该系统利用ＤＳ１８Ｂ２０作为温度传感元件，单片机作为核心控制部件控制半导体制冷器对大功率激光二极管进行制冷和制热．该系统具有体积小、外围电路简单、温控精度高等特点，温控精度可达±０．１℃．     

可调谐半导体激光器的精密控制系统设计

为了满足高精密测量领域对半导体激光器高稳定度的要求,设计了一种高稳定度、低噪声的半导体激光器控制系统。该控制系统由电流驱动和温度控制两部分组成,电流控制部分采用负反馈控制保持电流稳定,温度控制部分采用高度集成的MAX1978作为主控芯片,驱动半导体制冷器进行温度补偿。经过实验验证,电流在200mA范围内连续可调,电流控制精度高达1A,在3kHz~100kHz带宽内交流噪声有效值小于300nA,长期温度漂移小于2m℃。结果表明,该系统可用于驱动分布式反馈外腔半导体激光器和分布式布喇格反射半导体激光器。     

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。     

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。     

大功率半导体激光器的精密模糊PID温控系统

介绍了一种大功率半导体激光器的精密模糊PID温控系统.利用半导体致冷器作为控温执行器件,构成了全固态致冷系统,并且针对TEC的驱动特性,设计了一种高精度数字PWM功率驱动器.本系统采用AT89C52单片机,利用软件实现了在线参数自整定模糊PID控制算法以及热敏电阻的非线性补偿.试验证明,温度控制精度可达±0.06℃.     

用于光纤测量的1310nm/1550nm半导体激光驱动电源

为了实现光纤的精确快速测量, 设计了一种高稳定功率连续可调的1310nm/1550nm半导体激光驱动电源。该电源采用电流串联负反馈技术组成精密恒流源驱动半导体激光二极管,恒温控制电路驱动半导体制冷器,从而保证了激光器输出功率的稳定。控制器局域网络总线电路实现激光源的功率连续可调及激光的选择,通过变速积分PID控制算法消除了积分饱和,加速系统温度的稳定。采用激光保护和软启动电路,实现半导体激光器可靠稳定运行。结果表明,半导体激光器工作在室温25℃时,温度稳定性达0.01℃,激光长期输出功率稳定度达0.018dB。相对于传统的1310nm/1550nm半导体激光光源,该光源稳定性高、稳定速度快、体积小,方便光纤在线测量。     

高稳定性半导体激光器功率控制电路设计和测试北大核心CSCD

有些飞行器的表面安装有基于半导体激光器模块的激光信标系统,用于发出指定功率的稳定光束来配合地面光电系统对激光信标的捕获、识别和跟踪。针对该激光信标系统在宽温度范围下的高功率稳定性需求,设计了两种半导体激光器模块功率控制电路,分别对激光输出功率进行闭环控制和开环控制,采用国产和进口的激光器分别测试了两种控制电路在高低温下的功率控制效果,测试结果表明定电压开环控制电路的控制效果优于定功率闭环控制电路。     

半导体激光器高精度稳频输出控制系统

为了在光纤干涉仪中得到光源高精度稳频输出,采用高稳定度的恒温控制以及功率稳恒控制方法,通过高信噪比的运算放大器、半导体制冷器,设计了一种激光电源驱动系统,并进行了理论分析和实验验证。其能为半导体激光器提供温度控制精度在±0.01℃,制冷驱动电流可达800mA,同时使得半导体激光器输出波长控制精度在±0.1nm,驱动电流最大输出可达180mA,输出电流的稳定度为10-4~10-5。结果表明,该系统不仅结构简单,而且温度控制稳定、准确度高,可使半导体激光器的输出波长保持稳定,保证了干涉型光纤传感器的测量准确度以及在通信领域中的应用。     

热电制冷器制冷工作电流特性分析

随着高性能制冷CCD成像系统已经成为航天成像式探测的一个重要发展方向,热电制冷作为一种有效的电子设备冷却方法广泛用于重要部件的主动热控.为了实现热电制冷器工作电流的合理选择,在分析热电制冷机理的基础上,首先介绍了热电模块的3种工作模式(制冷、加热和热电发电),同时研究了热电偶内温度分布的一般形式,最后,在第一类边界条件...     

半导体激光器温度调谐波长扫描技术

低成本、小型化的波长扫描半导体激光器在光纤传感系统中有着重要作用。设计了一种可进行温度调谐的半导体激光光源驱动电路。该电路系统以ARM单片机作为控制中心,利用热敏电阻采样激光工作温度,并通过半导体制冷器(TEC)进行温度调节,使得激光器能够根据温度调谐实现波长扫描；同时通过背向光探测器(PD)采样激光输出功率,并通过改变半导体激光驱动电流实现对激光输出功率的控制,使得激光器在温度变化时输出光功率保持稳定。实验结果表明,该电路能够长时间可靠地工作,激光器能够实现的最大波长调谐范围为5nm,且输出光功率在整个波长扫描过程中保持稳定。