一种开关型高压直流电源的设计

提出一种脉宽调压式功率管－ＬＣ高压直流电源的电路设计。由脉宽调制［ＰＷＭ］电路输出方波脉冲驱动开关功率管－ＬＣ电路,使其产生高频功率振荡;通过调谐脉冲宽度控制输出高压;设计同步脉冲反馈电路,迫使驱动电路的脉冲频率与ＬＣ谐振同步,从而提高输出效率和脉宽调谐能力,实现大功率输出。     

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。     

微型大电流窄脉宽半导体激光器电源的研究

针对激光探测和目标识别设计了微型大电流窄脉宽半导体激光器电源 ,并对其中电源电路的脉宽、峰值电流、上升时间及小体积进行了分析。根据驱动电路的需要设计了 DC- DC变换器     

长脉宽脉冲激光硅片弯曲成形试验

利用毫秒脉宽Nd:YAG激光对硅片进行了弯曲试验,给出了长脉宽脉冲激光弯曲硅片的能量阈值条件。研究了长脉宽Nd:YAG激光脉冲频率和脉冲宽度参数对硅片弯曲角度的影响,同时说明了脉冲频率和脉冲宽度参数对弯曲角度的影响可以转换成扫描速度和功率密度对弯曲角度的影响,并对试验结果进行了分析,引入了脉冲占空比来表征能量的时域分布对弯曲现象的影响。试验结果表明,采用毫秒量级脉冲激光可以对硅片进行弯曲加工,弯曲角度可达20°以上。     

基于DSP控制的新型半导体脉冲激光电源设计

介绍了一种基于DSP控制的半导体脉冲激光电源,主电源电路采用半桥逆变的电压反馈式谐振变换电路,控制和保护电路以TI公司的TMS320F2812数字信号处理器为核心,外加外围驱动电路和硬件保护电路,DSP准确程控电源输出信号的频率、脉宽、脉冲电流幅度和电压大小.     

脉冲电化学光整加工电源的设计

根据脉冲电化学光整加工PECM工艺需要大功率、窄脉宽、高频率电源的这一特殊要求,以绝缘栅极双极晶体管IGBT为主控元件设计了一种高频脉冲加工电源.重点介绍了其主电路以及IGBT的驱动保护电路的设计方法.实验结果表明,这种高频脉冲电源在高频、窄脉宽、大功率等方面均能满足该工艺的要求.     

连杆尖锐裂解槽的脉冲YAG激光切割

对激光加工连杆裂解槽工艺进行了研究,根据材料状态、能量平衡和孔形变化,将脉冲激光加工裂解槽孔过程分为起始、准稳定破坏及收尾3个阶段;对脉宽、波形、脉冲频率、切割速度等影响裂解槽槽根半径的因素进行了分析;设计了一种新的激光脉冲波形,以满足槽根尖锐度的要求。分析及实验结果表明:长脉冲宽度与切割速度的合理匹配是获得尖锐裂解槽的关键,当脉宽取1ms,切割速度为10mm/s时,获得了根部尖锐的裂解槽。对于要求深且尖锐的裂解槽,可增加频率转化为多个长脉冲加工;当频率增加到40Hz,脉宽取0.5ms,得到的裂解槽纵横比大且根部尖锐。裂解槽形貌对比表明,对于脉宽和频率进行优化,可在加工裂解槽孔的各个阶段合理地注入能量,获得高质量的裂解槽。     

基于石墨烯可饱和吸收体的掺铒光纤环形腔脉冲激光器

利用新型材料石墨烯作为可饱和吸收体,设计了用于光纤通信和材料加工的环形腔结构脉冲光纤激光器,实验研究了石墨烯可饱和吸收产生脉冲输出的原理以及输出脉冲激光的特性.通过激光诱导沉积法将石墨烯材料转移到光纤端面并将其置于环形激光腔结构中;采用974 nm半导体激光器作为抽运源,掺铒光纤作为增益介质,调节偏振控制器的角度得到了稳定的锁模输出脉冲.获得的锁模脉冲中心波长为1 560.1 nm,重复频率为7.89 MHz,脉冲光谱3 dB带宽为0.27 nm,脉冲宽度为14.7 ps.实验显示,由于石墨烯具有良好的可饱和吸收性能,损伤阈值比较高,有望取代单壁碳纳米管成为一种新型的激光锁模材料.     

一种电火花加工单脉冲电源的研制

电火花加工过程可以认为是由连续的单个脉冲放电累加形成的结果。在电火花加工过程中,单个脉冲放电可以体现等离子体的精确性,通过研究单个脉冲的放电特点能方便分析放电蚀坑的特性,从而有利于利用单脉冲放电特点了解电火花加工过程,因此,研究单脉冲电源具有重要的作用。以AT90S8535单片机为核心芯片,完成用于电火花基础研究的独立式单脉冲电源的设计,主要介绍电源的主振控制电路、功率开关驱动电路以及检测电路的设计。在空气介质中进行单脉冲放电试验,获得了脉宽为5、50、180、400和800μs的放电电压波形,验证了脉冲电源设计的合理性。该脉冲电源可用于电火花单脉冲加工基础研究。     

高频率微片自调Q激光器的研究

利用自行设计的频率可调(10Hz～250kHz)的信号源,驱动激光二极管(LD),然后再利用LD对Cr4+,Nd3+∶YAG微片晶体进行脉冲抽运,获得了频率10Hz～40kHz,最窄脉宽到40ns的稳定的调Q激光脉冲输出序列。对输出激光脉冲与调制信号脉冲的占空比关系进行了比较和分析,取得了良好的效果。     

重复频率锁定的783 nm飞秒光纤激光器研制

设计并搭建了重复频率长时精确锁定的783 nm飞秒光纤激光器。该激光器基于全保偏非线性干涉环镜(NALM),实现掺铒光纤振荡器锁模脉冲输出,由与脉冲分离器级联的环境稳定掺铒光纤双级放大器进行功率放大,实现了平均功率1.30 W、脉冲宽度130 fs、重复频率77.1 MHz、1 560 nm脉冲输出;通过周期极化铌酸锂(PPLN)光学晶体倍频,获得了平均功率为0.52 W、脉冲宽度为140 fs、783 nm脉冲输出。通过重复频率监测及锁相环技术,进一步将掺铒光纤振荡器的重复频率溯源至参考铷原子钟,12 h内频率抖动峰-峰值为5 mHz、标准偏差为1.2 mHz。该激光器系统具有稳定性高、集成度高、体积小的特点。     

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。     

高频半导体激光器的驱动设计及稳定性分析

通过系统地分析影响LD稳定性的主要因素,设计出了计算机实时检测反馈、闭环控制、脉冲稳流的高频LD驱动电源。采用抑制浪涌,减小纹波以及加入延时和软启动电路等多项安全设计及措施确保LD工作的安全性。并且采用半导体制冷片,结合计算机实时检测电路对LD工作温度进行精确控制。初步测量得到LD激光稳定输出功率150 W,温度稳定电路的控温精度达到0.2 ℃,激光频宽为6 GHz的实验结果。     

基于非线性偏振旋转锁模技术的光纤飞秒激光振荡器

基于非线性偏振旋转（nonlinear polarization rotation, NPR）锁模机制的光纤激光器因其结构紧凑、可靠性高而备受关注。基于这一锁模原理设计并搭建了掺镱光纤飞秒激光器。当双向泵浦功率为380 mW,在1 030 nm波段获得了基频重复率为22.8 MHz的锁模脉冲。脉冲宽度为224 fs,平均功率180 mW,单脉冲能量8 nJ,10 dB带宽约为40 nm,信噪比大于50 dB。该激光器采用环形腔结构产生稳定的锁模飞秒脉冲输出,可实现自启动锁模。泵浦功率增加到1.6 W可观察到最高三阶被动谐波锁模,三次谐波对应68.5 MHz重复频率。该激光器由于在线宽、脉宽、脉冲能量上的优势,在光谱测量、拉曼成像等领域具有应用意义。     

混合动力变速箱中比例电磁阀变频控制研究

脉宽调制技术（PWM）依靠改变频率和占空比形成不同的目标电流,广泛用于比例电磁阀的驱动。但由于受到比例电磁阀磁路特性和脉宽调制技术的双重制约,使得比例电磁阀各项性能难以发挥,甚至影响整个液压系统的平稳运行。因此,根据目标电流变化以及控制环境不同而改变PWM频率的控制方法被用于驱动比例电磁阀。试验结果证明：使用变频的控制方法在维持比例电磁阀输出电流稳定的前提下,缩短了电流响应时间,维持了阀芯小幅颤振,降低比例电磁阀的功率损耗。     

用于激光雷达的高精度脉冲延时及脉宽控制研究

针对激光雷达距离选通可实现不同距离雷达回波信号的选通采集,采用AD9501延时芯片和单片机设计了脉冲延时时间和脉宽可调的延时电路。其中,采用LabVIEW编写上位机控制软件,2片延时芯片级联实现了16位精度的延时调节,第3片延时芯片及R-S触发器实现了8位精度的脉宽的调节。实验中,3片AD9501由单片机进行控制,通过调整电路参数和上位机参数,延时范围达到1.8 μs可调,延时精度大约为30 ps,存在固有延时280 ns,完全满足激光雷达距离选通的要求。     

基于三角激光测距系统中激光器驱动电路的研究

三角激光测距系统中用到的激光器的输出光功率会受到环境温度的影响,会直接影响激光测距的准确性与稳定性。激光器的驱动电路需要根据激光器的这个特性,进行温度补偿,最终使得激光器的输出光功率不受温度影响,这称为激光器的恒功率控制。依靠理论分析,并通过实际测试与改进,最终实现了激光器在-20~70℃的恒功率控制。在此基础上,驱动电路引入数字模拟转换模块(DAC),通过软件可以实时调整激光器的实际输出光功率,以应对更加复杂工作环境。     

分布反馈式光纤激光器动态特性的研究

为了探明分布反馈式(DFB)光纤激光器用于水声探测时,所测得的声压灵敏度高于静压条件下计算所得的声压灵敏度,且动态响应曲线不平坦的原因及其机理,对DFB光纤激光器的动态特性进行了研究。对两端固定并分别置于空气和水介质中的DFB光纤激光器的振动模态进行了数值仿真分析;设计加工了实验夹具,分别对其进行了实验研究。实验测得数据表明,两端固定的裸纤在发生振动时的第一阶固有频率与其夹持长度有关,且随着该长度的增大,固有频率降低;当夹持长度分别为50mm、55mm和60mm时,在空气和水介质中DFB光纤激光器振动的第一阶固有频率分别约为250Hz、200Hz、125Hz以及200Hz、160Hz、120Hz,实测数据与仿真分析吻合。可见当DFB光纤激光器受外界激励发生振动时,引起了激光器输出信号幅值的波动,导致其声压灵敏度出现起伏,第一阶固有频率对其具有很大的影响。