用于纳秒级窄脉冲工作的大功率半导体激光器模块

介绍了一种将脉冲半导体激光器发射应用系统中脉冲整形电路、驱动电路、激光器保护电路、激光器集成封装成一个激光器模块的方式。当激光器工作于纳秒级窄脉冲状态下时,激光器封装引腿所产生电抗会使得耦合进激光器的脉冲波形劣化,能量损失。为得到上升时间短,波形半宽窄,峰值功率大的光输出,改进激光器管芯的结构并采用混合光电子集成的方式将驱动电路和激光器管芯封装在一个模块内,使得窄脉冲电信号高效地耦合进半导体管芯。分析验证了改进后的激光器模块的各项输出参数均得到改善。同等条件下,改进后的模块在光脉冲宽度为4.5ns时,峰值功率比单独封装激光器提高6倍多。此激光器模块可以得到宽度7ns左右,峰值光功率176W的光脉冲输出。测试了该模块在脉冲宽度为7ns左右的U-P曲线。     

声光调QCO_2激光器

为满足激光测距、环境探测、空间通讯及激光与物质相互作用机理研究等领域应用要求,研制了声光调Q CO2激光器.针对影响声光调Q CO2激光器输出的各种因素,利用调Q脉冲激光器速率方程对该激光器输出的主要技术参数进行了理论分析和计算,提出了声光调Q CO2激光器优化设计的方法,并进行了验证实验.激光器脉冲重复频率为1 Hz～50 kHz, 在1 kHz运转时获得的输出激光脉冲宽度为180 ns,峰值功率为4 062 W,与理论计算基本一致.结果证明:通过声光晶体(AO)的优选及谐振腔的合理设计,可实现小型CO2激光器的高重频、窄脉宽,高峰值功率输出,并可通过光栅选线的设计方式和TTL信号控制实现此类激光器的波长调谐和编码输出.     

快速轴流型与密封型CO2激光器超脉冲特性研究

快速轴流型CO₂激光器和密封型CO₂激光器超脉冲运转时,能够获得前沿迅速上升、脉宽窄、峰值功率高的激光脉冲输出,在激光加工和激光医疗等领域有重要应用价值。本文从理论和实验两个方面对快速轴流型与密封型CO₂激光器超脉冲特性进行了研究,设计并研制了适合CO₂激光器超脉冲运转的控制电源,在国内首次实现了快速轴流型与密封型CO₂激光器的超脉冲运转。     

用于半导体激光器的大电流纳秒级窄脉冲驱动电路

根据脉冲式半导体激光器对功率、脉宽、上升沿的要求,同时考虑电脉冲的注入便于测试激光器的各种性能,提出了一种以金属氧化物半导体场效应晶体(MOSFET)为开关器件,以雪崩晶体管为驱动器,可产生大电流、窄脉宽、陡上升沿脉冲的激光器驱动电路。讨论了预触发脉冲宽度和雪崩晶体管输出负载对MOSFET输出脉冲在幅度和波形上的影响以及如何通过调整耦合电阻来控制脉冲的"下冲"和振荡。实验结果表明:在0~200V供电电压下,该电路在1Ω电阻上产生了从0A到148A,具有陡上升/下降沿的10ns级电脉冲。通过调整电路参数,可输出脉冲宽度窄至8.6ns,幅度达到124A的电脉冲。该驱动电路满足了脉冲式半导体激光器的工作要求和对器件测试的要求。     

基于ADRC的半导体激光器温度控制的仿真研究

半导体激光器是热敏感器件,长时间的工作会造成热量积累和温度升高,进而影响其输出光的功率和波长。因此有必要控制半导体激光器温度。该文分析了半导体激光器的温度控制原理并建立半导体制冷器(TEC)的数学模型,再在MATLAB/Simulink中设计自抗扰控制器(AD-RC)并实现半导体激光器温度控制系统的建模。仿真结果表明,ADRC控制器能较好地控制半导体激光器温度。     

基于PLC的步进电机控制方法研究

对于使用步进驱动器的步进控制系统,控制器对步进电机的控制关键在于控制脉冲信号的产生.以三菱FX2N - 48MT PLC为主控制器,介绍了使用该控制器产生控制脉冲信号的多种不同实现方法,进而实现对步进电机不同控制方法,给出了各种方法的具体实现,指出了各自的优劣.     

钬激光碎石术中结石位移的影响因素

为了减小钬激光碎石术中结石产生的位移,研究了钬激光脉冲峰值功率、激光烧灼尺寸和工作距离对于结石位移的影响。分析了影响结石位移的因素,搭建了一个体外模型装置以此来模拟输尿管内钬激光碎石的过程,实验使用0.25 g的正方体石膏模型来代替人体结石,钬激光功率选择12 W(0.6 J×20 Hz,0.8 J×15 Hz,1.2 J×10 Hz)和20 W(0.8 J×25 Hz、1.0 J×20 Hz、2.0 J×10 Hz),脉冲持续时间为200μs和800μs,光纤使用272μm以及550μm,工作距离从0~5 mm。最后,将体外模型置于水中,在室温进行实验。实验结果表明,结石位移随着脉冲峰值功率的增大而增大;较长的脉冲持续时间可以减小16.95%~27.27%的结石位移;272μm的光纤相比于550μm的光纤能够减少35.59%~54.17%的结石位移;增大工作距离可以减小结石位移,同时降低消融效率,但当结石模型与光纤顶端接触时,会产生吸附挣扎的现象。上述结论为改进国产钬激光器设计以及钬激光参数精细化设置提供了参考,对于临床手术有借鉴意义。     

引信激光装定用脉冲半导体激光器电源设计

在引信激光装定系统中，针对引信装定信息时脉冲半导体激光器，电源激光频率可调（PFM）、功率可调（PPM）的要求，结合半导体激光器的工作特性，设计一种以单片机（MCU）为控制芯片，以晶体三极管与场效应管为窄脉冲驱动电路的大功率半导体激光器电源。同时为电源驱动电路设计了DC-DC变换器。其中，激光频率设置为连续可调，激光器的驱动电流6～30A连续可调。该电源已应用于引信激光装定系统中，通过仿真与实验验证，该激光器电源工作正常、性能稳定。     

采用半导体片式预电离装置的小型TEA-CO2激光器的设计及实验研究

设计并制做了一种小型TEA—CO₂激光器.该器件采用片状半导体材料构成的预电离装置.应用单路脉冲触发的脉冲放电系统简化了, TEA-CO₂激光器的复杂性.本文详细叙述了这种激光器的结构设计, 提供了对运转特性进行研究的结果.利用此器件获得脉冲激光输出达25J/L, 峰值功率超过6MW.     

基于FPGA实现步进电机脉冲信号控制器设计

步进电机是由输入的脉冲信号来精确地控制机械的移动量。为了能够产生连续可调和稳定的脉冲信号,在分析连续信号产生原理的基础上,采用基于FPGA技术实现。在设计过程中,讨论了控制器的设计原理及各功能模块的设计功能,实现步进电机控制的各种功能,并给出部分模块的代码。     

集成激光制造系统的开放式控制研究

针对激光制造系统的发展要求,提出了一种开放式集成激光制造系统,该系统将激光器控制模块、测量模块、机器人模块和计算机控制模块等进行集成,采用模块化设计方法,各模块功能独立,实现了主控计算机对各控制模块的协调控制.其中激光器由PROFIBUS-DP现场总线控制,机器人由运动控制器控制.解决了传统激光制造系统结构封闭,专用性强,难于实现柔性化制造的难题.通过实际应用,进一步证明了该系统的开放性和可控性.     

智能变电站中OTDR系统激光脉冲电路的设计及应用

针对智能变电站的光纤通信延时测量问题,对智能变电站中OTDR的工作原理和光源器件进行了研究,分析了激光脉冲频率和脉宽对系统性能的影响。根据激光二极管的发光机理与特点设计出了一套基于STM32控制单元的适合智能变电站中OTDR工作的激光驱动电路,重点分析了驱动电路中的调制电流,考虑了驱动电路对激光器的保护,并利用所设计的激光驱动电路搭建了简易OTDR观察光纤的损耗特性。研究结果表明,该电路可扩大激光脉冲频率和脉宽的调整范围,实现激光脉冲宽度最小可达300 ns,脉冲频率最大为50 KHz,激光发射功率为3 MW;通过实验,验证了光在光纤中的衰减特性,证实了该电路能满足实际智能变电站中OTDR工作所需,具有一定的参考价值。     

脉冲调制无扫描激光三维雷达模拟方案的研究

提出了一种脉冲调制无扫描激光三维雷达模拟系统的方案。激光脉冲的实际飞行时间可以通过控制激光管发出激光脉冲的时间来模拟。并同时对APD管施加高压调制,处理积分测量得到的数据,计算出模拟的激光传输距离。还讨论了系统控制模块的设计。该方案具有成本较低,结构简单等优点,可用于验证脉冲调制原理方案,并作为该项研究的前期准备。     

A Fuzzy Integral Sliding Mode Control Algorithm for High-Speed Laser Beam Focus Tracking Control

In this paper, a fuzzy integral SMC (sliding mode control) strategy is developed for the intelligent focus control module of an intelligent multi-axis laser machining CNC system and some tracking experiments with this control strategy are performed. The results of the intelligent positioning experiment with fuzzy integral SMC strategy show that the intelligent multi-axis laser CNC machining with this intelligent focus positioning controller has high robustness and global stability, high tracking speed and precision.     

6K6系列多轴运动控制器在微电子领域中的应用

微电子设备(激光调阻机)中的运动控制系统是该设备的重要部分,它决定了设备的生产质量和生产效率.其特点是:高精度、高速度、高效率、高可靠性.尤其是硬件发生故障或人工非法操作时,系统的自监控、自诊断显得特别重要.介绍采用多任务实时控制器6K6(美国PARKER),按照事件驱动响应方式设计控制直线伺服电机、交流伺服电机、步进电机的速度和定位精度;并通过输出接口模块对气动元件的电磁阀进行开关量控制使机械手运行自如;通过输入接口模块对多种传感器(光纤传感器、对射式光电传感器、反射式光电传感器、接近式传感器、磁感应传感器.)进行监测等.使运动系统具有更高的可靠性、高精度和超高速,实现了产品的自动输送及完成生产过程中的各种相对运动.降低了产品的生产成本,提高设备效率,增强竞争能力,为实现现代化大规模生产提供了有力保障,填补了国内空白.     

S7-200PLC在除湿机控制系统中的应用

采用西门子S7-200 PLC为主控制器,配以人机界面TD400C和通信模块EM277,设计了某除湿机控制系统.温度、湿度的采集采用频率输出方式的传感器/变送器,将频率信号接入PLC集成的高速脉冲输入口,定时计数从而得到采样值.控制指令可以从数字输入接口、TD400C或上层计算机获得;系统运行状态也可在数字输出接口、TD400C上显示或传送至上层计算机.     

车用磁粉离合器控制器设计及性能分析

车用磁粉离合器是一种新型汽车动力传递部件。在分析磁粉离合器工作特性的基础上,研究比较了多种磁粉离合器驱动控制方法,采用脉宽调制(PWM)驱动的方法设计研究了磁粉离合器驱动控制器,分析了其控制性能,结果表明,所研究的磁粉离合器控制器满足使用要求。     

基于高速单片机的控制液晶显示屏的设计

基于高速单片机的数字控制系统中，采用SDEC公司生产的点阵图形液晶显示模块LMG-SS24812DFGNW-H作液晶显示，该显示模块内置有T6963C控制器，采用CCFL背光方式；高速单片机通过向T6963C发送指令来控制液晶显示屏的显示。介绍了硬件接口和部分软件的设计。     

高重频短脉冲输出的增益开关型Nd~(3+)∶YVO_4微片激光器

以直流偏置叠加脉冲电流驱动的半导体激光器(LD)作为抽运源,端面抽运Nd3+∶YVO4平-平腔微片激光器。利用增益开关技术,调节LD驱动电流的幅值、脉宽可改变输出激光的脉宽,改变LD驱动电流的重复频率可改变输出激光的重复频率,实现了单模稳定、可控高重复频率的小型、全固化短脉冲激光器,可作为理想的脉冲激光种子光源,应用于激光测距、激光雷达等领域。