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℃.     

小功率半导体激光器的驱动方法设计

在光散射测量系统中,半导体激光器(LD)的工作稳定性直接影响检验结果。为了得到稳定的光功率输出,设计了包含自动温度控制与自动电流控制的LD驱动系统。应用0.5 mA恒流源对PT100温度传感器供电,将LD工作温度转化为电压信号,经前置放大电路与电压比较电路处理后,通过PI控制半导体制冷实现恒温控制系统;根据闭环负反馈原理设计自动电流控制系统以及相应的辅助电路,能为LD提供稳定的、连续可调的驱动电流。经实验表明,系统在驱动额定功率为20 mW下工作时,可保证激光器输出功率稳定性优于0.2%。     

半导体激光器驱动电源的设计

本文的主要工作以数字式大功率半导体激光器驱动电源设计展开,主要是实现能够给半导体激光器提供最大输出40A、输出电压在2V~10V的恒流源。基于驱动电源的技术要求,设计了驱动电路主回路、保护电路、温控单元等数字式大功率半导体激光器驱动电源的主要部分。     

高稳定度半导体激光器电源

设计并实现了一个高精度的半导体激光器驱动系统, 该系统包括温度控制和电流控制两部分。温度的控制范围为室温下±1.50×101 K, 控温精度优于1.81 mK, 标准差小于0.20 mK。电流的调节范围为0~2.00×102 mA, 纹波小于1.00×102 nA。该系统驱动外腔半导体激光器时可以保证激光器输出的频率稳定度在10 s内达到1.00×10-9, 满足原子分子物理和激光光谱学等领域对高精度激光器的需求。     

新型窄脉冲半导体激光器驱动电源的研制

研制了一种新型窄脉冲半导体激光器的驱动电源,包括驱动电路和温控电路两部分。驱动电路采用高速金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)作开关,为激光器提供一个重复频率高(0~50 kHz)、前沿快(2.2~4.9 ns)、脉宽窄(4.6~12.1 ns)、脉冲峰值电流大(0~72.2 A)的脉冲信号,且输出的激光脉冲波形平滑。对不同的激光器,改变电路中电源电压、电阻、电容参数,可获得不同的重复频率、前沿、脉冲宽度、脉冲峰值电流。温控电路采用高精度的比例积分微分(PID)温控,保证了激光器输出功率和中心波长的稳定。此激光器驱动电源不仅可作为一般高速、窄脉冲半导体激光器的驱动电源,也是大能量、窄脉宽的半导体激光器种子光源的理想驱动电源。     

大功率半导体激光器驱动电源的设计

高能激光系统通常需要多种输出模式的驱动电源,现有电源存在输出模式单一的问题。采用能量压缩技术和电流串联负反馈技术实现了多输出模式半导体激光器驱动电源。分析了特殊设计高输入阻抗差分运算电路作为负反馈网络的工作原理,推导出了精确的参考电压与输出电流的关系式。最后,将所研制的驱动电源应用于国内首台400W工业级光纤激光器系统中,驱动电源实现了0~26A连续可调、稳定度优于0.15‰的连续电流和准连续电流输出。测试结果验证了设计思路的可行性,实现了半导体激光器驱动电源的多输出模式和高电流稳定度。     

基于FPGA的半导体激光器驱动电源的研制

半导体激光器驱动电源的性能是影响其工作特性的重要因素,提高LD驱动电源性能的研究具有重要的意义。提出了一种新型的基于FPGA技术的半导体激光器驱动电源设计方案,以FPGA为控制核心,LD驱动电源的AD/DA转换、温度PID控制、恒定电流驱动、LD保护及人机交互等功能模块电路均在FPGA的控制下协调工作。设计并实现了基于FPGA的LD温度控制与电流驱动电路,测试结果表明当LD的工作温度在20-30℃时,其工作温度稳定度优于±0.03℃,驱动电流的恒定度达到±0.1％。     

大功率半导体激光器脉冲驱动电源研制

研制了一种大电流、窄脉宽的半导体激光器驱动电源,该驱动电源激励半导体激光器用于驱动砷化镓光导开关。驱动电路采用高速金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)作为开关,为半导体激光器提供一个前沿快(1.2 ns)、脉宽窄(15 ns)、峰值电流大(72 A)的脉冲驱动电流,并可根据需要调节电路中的参数,获得不同前沿、不同脉宽、不同峰值的电流脉冲。半导体激光器输出的激光脉冲功率可达75 W,上升前沿约3 ns,抖动均方根小于200 ps,可稳定触发工作在非线性模式下的砷化镓光导开关。     

半导体激光器驱动电源的设计

设计了两种半导体激光器电源,一种用干电池供电,体积小巧;另一种精度较高,电流从 ３０ｍ Ａ 到 ２ Ａ 连续可调,且具有可调的电流限制功能。     

LD—1型半导体激光器驱动电源

直流恒流源与多波形恒流脉冲电流源在激励半导体激光器、贵金属精密电镀、小型蓄电池充电、电火花机械加工中逐步得到广泛应用。我们所研制的 LD-1型半导体激光器驱动电源,主要应用于激励激光二极管做驱动源,同时也可以在贵金属电镀、小型蓄电池快速充电等方面应用。     

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.     

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。     

半导体激光器结温测试研究

提出了一种测试结温的简便易行的新方法,用此方法能够较准确地测量出激光器在直流工作时的结温.通过改变环境温度得到激光器正向电压的温度系数dVf/dT,再改变电流应力测得正向电压随电流的变化率dVf/dI.其中,由理论计算得到dVf/dT推出的温度随电流的变化率ΔT/ΔI为31.9 ℃/A,由实验得到dVf/dT推出的ΔT/ΔI为37.2 ℃/A.把这两者和常规的波长漂移法得到的结果ΔT/ΔI ≈29.7 ℃/A进行比较,结果基本一致,从而证明了新方法的可行性.     

大功率光纤激光器泵浦源LD驱动电源设计

根据大功率、低噪声半导体泵浦光纤激光器对于激光电源的要求,通过LD工作原理和输出特性分析,设计一种以ADuc842高速单片机为主控芯片的LD驱动控制电路。设计采用自动电流控制(ACC)和自动温度控制(ATC)的方式,实现LD的恒流源驱动和恒温控制。设计还引用了双限流电路、浪涌吸收电路及慢启动电路等一系列保护电路,提高了LD的抗冲击能力和工作稳定性。实验结果表明,电流输出稳定度优于0.5%,温度稳定度达到±0.1℃。     

激光二极管驱动源快速保护功能研究

文章介绍了激光二极管驱动源的基本构成,针对负载激光二极管电气特性和驱动源本身的特点,提出了利用硬件和软件进行双重快速保护的方案,对驱动电流过流、负载故障、模块电压故障、水冷故障等采取保护措施,提高了系统的可靠性。     

基于ARM半导体激光器的驱动设计及测试

在半导体激光器的使用过程中,驱动电路直接影响着激光器的稳定性。对此文中提出了一种高效、稳定,宽功率输出范围的设计方案,采用采样电阻和恒流电路实现稳定的闭环控制,得到恒定的驱动电流;利用热敏电阻温度特性,温度控制电路结合单片机控制系统,实现温度的闭环控制,从而实现了稳定的温度控制要求;结合恒温,恒流控制以及单片机系统,设计功率闭环控制方案。实验结果表明,不同温度下,功率计测得功率与驱动电流成良好的线性关系,且功率范围宽、电路可靠工作时间长、激光器单色性稳定、系统稳定性好。     

半导体激光多普勒测速装置

介绍了采用半导体激光器为光源、PIN管为光电接收器的小型多普勒测速装置,为多普勒测速仪向便携式发展开辟了途径。     

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。     

基于MOSFET的半导体激光器驱动电路设计及其改进

在金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)作为开关配合电容充放电实现脉冲功率放大时,输出的脉冲电流受到MOSFET元件性能制约,而且由于分布参数的影响脉冲电流非常容易出现过冲。为了解决这些问题,提出了一种MOSFET互补输出电路,它能提供更快的脉冲关断时间,并且对过冲的产生起到一定抑制作用。经实验证明,改进后电路的输出得到了改善。     

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℃。